Η τεχνολογία κυματικής ενέργειας χρησιμοποιεί τις ανερχόμενες και πτωτικές κορυφές των επιφανειακών κυμάτων που οδηγούνται από παλιρροϊκές δυνάμεις στον ωκεανό για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, είτε από την άμεση ροή του νερού είτε μέσω της επίδρασης πίεσης που μπορεί να έχει το νερό στα ρεύματα αέρα της επιφάνειας. Ενώ η τεχνολογία κυματικής ενέργειας προσφέρει την υπόσχεση ότι είναι ουσιαστικά δωρεάν ενέργεια και πλήρως ανανεώσιμη, η επίδρασή της στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Η τεχνολογία βρίσκεται επίσης σε στάδιο ανάπτυξης, όπου δοκιμάζονται πρωτότυπα που θα μπορούσαν τελικά να κλιμακωθούν ώστε να παρέχουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για τις παράκτιες πόλεις.
Ένα παράδειγμα τεχνολογίας κυματικής ενέργειας που χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια έχει αναπτυχθεί στην Αυστραλία και δοκιμάζεται στις ακτές της Χαβάης στις ΗΠΑ από το 2008. Τα κύματα που φθάνουν εισέρχονται σε έναν θάλαμο που αναγκάζει τον αέρα μέσα και έξω από έναν κεντρικό σωλήνα, ο οποίος χρησιμοποιείται για οδηγούν μια τουρμπίνα. Ο στρόβιλος έχει σχεδιαστεί για να μετατοπίζει την περιστροφή ως απόκριση στα κύματα που ανεβαίνουν ή πέφτουν καθώς μεταβάλλουν τη ροή του αέρα έτσι ώστε να περιστρέφεται συνεχώς. Ωστόσο, η διαδικασία δημιουργεί πολύ θόρυβο, που είναι ένα από τα κύρια μειονεκτήματά της.
Μια άλλη μέθοδος χρησιμοποιεί μεγάλους, αιωρούμενους, επιμήκεις σωλήνες από πελαμίδα που σκουντά πάνω και κάτω στην επιφάνεια καθώς τα κύματα περνούν από κάτω τους. Αυτό μετακινεί έναν μοχλό που συνδέεται από κάθε σωλήνα σε μια υδραυλική αντλία που κινεί ηλεκτρικές γεννήτριες. Ένας παρόμοιος υδραυλικός σχεδιασμός χρησιμοποιεί εξοπλισμό που βρίσκεται στον πυθμένα της θάλασσας, προσαρτημένος σε πλωτές μονάδες που κινούνται σαν έμβολο καθώς τα κύματα ανεβαίνουν και πέφτουν, για την άντληση θαλασσινού νερού μέσω γεννητριών. Η τεχνολογία ενέργειας κυμάτων κελύφους στρειδιών χρησιμοποιεί επίσης τη δράση άντλησης των κυμάτων για να ανοίξει και να κλείσει ένα υδραυλικό πάνελ που αντλεί ρευστό σε έναν σταθμό ακτή, όπου η πίεση χρησιμοποιείται και πάλι για την κίνηση μιας ηλεκτρικής γεννήτριας.
Στις ΗΠΑ από το 2007, τα πειραματικά έργα κυματικής ενέργειας στα ανοικτά των ακτών του Όρεγκον έχουν ημερομηνία ολοκλήρωσης από 5 έως 10 χρόνια και προβλέπεται να παράγουν αρκετή ισχύ σε μέγιστη χωρητικότητα για να τροφοδοτήσουν 60,000 νοικοκυριά. Οι συσκευές χρησιμοποιούν σημαδούρες σύλληψης κυμάτων που τοποθετούνται στον Ειρηνικό Ωκεανό και συμπληρώνουν παρόμοια πειράματα από τις πολιτείες της Ουάσιγκτον, της Χαβάης και του Νιου Τζέρσεϊ. Οι δοκιμές γίνονται ενώ ταυτόχρονα επιχειρείται η αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των συστημάτων καθώς λειτουργούν.
Ενώ τα προγράμματα των ΗΠΑ είναι σε μεγάλο βαθμό πειραματικά, η Ευρώπη πρωτοστατεί στην ανάπτυξη της τεχνολογίας της κυματικής ενέργειας. Σε ολόκληρο τον ευρωπαϊκό τομέα, η τεχνολογία κυματικής ενέργειας έχει μελετηθεί για περισσότερα από 25 χρόνια με ποικίλα επίπεδα δημόσιας υποστήριξης και επιτυχίας. Τα προβλήματα με την κλιμάκωση των παλιρροιακών ενεργειακών συστημάτων σε πρακτικά επίπεδα περιλαμβάνουν ανωμαλία στο μέγεθος και την κατεύθυνση του κύματος, δομικές δυνατότητες χειρισμού ακραίων καιρικών φαινομένων στον ωκεανό και αντιστοίχιση του σχεδιασμού του εξοπλισμού ώστε να είναι αποτελεσματικός στη χρήση αργών και ακανόνιστες κινήσεις κυμάτων.
Η ικανότητα αξιοποίησης της ενέργειας από τα κύματα είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο του πλάτους τους, ή τη χρονική περίοδο μεταξύ των κορυφών, και το μέγεθός τους. Αυτό καθιστά τα κύματα που δημιουργούνται στα γεωγραφικά πλάτη 30° και 60° βόρειου και νότιου γεωγραφικού πλάτους σε όλο τον κόσμο τα πιο ενεργητικά. Οι ευρωπαϊκές χώρες με τις μεγαλύτερες δυνατότητες να αξιοποιήσουν αυτήν την πηγή ενέργειας είναι η Ισλανδία, το Ηνωμένο Βασίλειο και η Ιρλανδία, καθώς και η βόρεια Ισπανία και η νότια Νορβηγία.
Οι εκτιμήσεις είναι ότι η συνολική ποσότητα ωκεάνιας ενέργειας που είναι διαθέσιμη κατά μήκος των ευρωπαϊκών ακτών είναι μεγέθους 320 γιγαβάτ. Η ακτογραμμή του Ηνωμένου Βασιλείου προβλέπεται να έχει την ικανότητα να παράγει 67 γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας από τεχνολογία κυματικής ενέργειας. Συγκριτικά, το Ηνωμένο Βασίλειο, από το 2008, είχε ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 76 γιγαβάτ ενέργειας από παραδοσιακές πηγές πετρελαίου, φυσικού αερίου και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Οι περιβαλλοντικές ανησυχίες από την τοποθέτηση μιας γεννήτριας κυματικής ενέργειας επικεντρώνονται σε πέντε ευρείες περιοχές. Τα αποτελέσματα των συσκευών πολλαπλής ενέργειας κυμάτων στη δυναμική της παράκτιας ή της ακτογραμμής και στα βενθικά οικοσυστήματα στον πυθμένα των ρηχών περιοχών του νερού, βρίσκονται υπό μελέτη. Η έρευνα για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που παράγει και έχει η τεχνολογία κυματικής ενέργειας στα περιβάλλοντα ενδιαιτήματα ψαριών και στα πρότυπα μετανάστευσης βρίσκεται επίσης υπό διερεύνηση. Μελετώνται επίσης οι συνολικές επιπτώσεις στους τοπικούς κύκλους ζωής των θαλάσσιων θηλαστικών και των θαλάσσιων πτηνών.
Πρόσθετες ανησυχίες για τα αγροκτήματα κυματικής ενέργειας κατά μήκος της ακτογραμμής περιλαμβάνουν την επίδρασή τους στις ψυχαγωγικές δραστηριότητες, την ηχορύπανση και τον πιθανό κίνδυνο για τη ναυσιπλοΐα των πλοίων. Παρά αυτά τα μειονεκτήματα, από το 2008, τα παγκόσμια πρωτότυπα παρήγαγαν δύο μεγαβάτ ισχύος. Η προβλεπόμενη παγκόσμια παραγωγή έχει υπολογιστεί σε 2,000 γιγαβάτ ετησίως, ή το 10% της συνολικής παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας το 2008. Για να φτάσει στην πραγματικότητα ένα τέτοιο επίπεδο παραγωγής, το κόστος επένδυσης έχει υπολογιστεί σε 820,000,000,000 ευρώ (1,173,830,000,000 δολάρια ΗΠΑ).