Bioenergetika yra daugiadisciplinė sritis, apimanti biologiją, chemiją ir biochemiją, kuri yra susijusi su energijos srautu per organizmus ląstelių lygmeniu. Skirtinguose organizmuose vyksta daug skirtingų energijos gamybos procesų, pradedant fotosinteze augaluose ir baigiant kai kurių protistų šėrimo skaidulomis. Visa tai sukelia ląstelių kvėpavimą, dar vadinamą oksidaciniu metabolizmu, per kurį atskiros ląstelės gali gaminti naudingą energiją. Egzistuoja tūkstančiai procesų, kurie galiausiai lemia naudingos energijos gamybą organizmų ląstelėse. Bioenergetika yra susijusi su supratimu, kaip šie procesai veikia ir kaip jie sąveikauja su visais kitais energijos gamybos procesais organizme.
Energija yra absoliučiai būtina beveik visiems biologiniams procesams nuo judėjimo iki smegenų funkcijos. Žemiausiame molekuliniame lygmenyje ši energija gaminama nutrūkus cheminiams ryšiams, dažniausiai molekulės adenozino trifosfato arba ATP ryšiams. Įvairūs organizmai gali skirtingais būdais gaminti ATP ar kitas daug energijos turinčias molekules. Kai kurie organizmai gali suskaidyti neorganinius junginius ir panaudoti gautą energiją bei medžiagas ATP gamybai. Pavyzdžiui, augalai gali panaudoti saulės energiją, kad paskatintų ląstelių kvėpavimo procesus, dėl kurių susidaro ATP.
Šios molekuliniu lygmeniu vykstančios reakcijos yra itin svarbios bioenergetikos sričiai, tačiau tai nėra vienintelės dominančios temos. Bioenergetika yra susijusi su visu energijos srautu nuo molekulinio lygio iki faktinio energijos suvartojimo. Gyvenimas ir jo procesai apima nuolatinį ir nuolat kintantį energijos srautą ir mainus. Yra trys konkretūs procesai, kurie ypač domina bioenergetiką: augimas, vystymasis ir medžiagų apykaita.
Augimas apima ląstelių dauginimąsi; ląstelės auga ir dalijasi, kad susidarytų naujos ląstelės. Vystymasis reiškia procesus, per kuriuos organizmas progresuoja per savo gyvenimą, nuo pradinio pastojimo iki galutinės mirties ir irimo. Metabolizmas, kurio metu organizmas gamina energiją per savo gyvenimą, yra būdas, kuriuo organizmas palaiko gyvybę ir gamina augimui ir vystymuisi reikalingą energiją. Šie trys esminiai procesai yra pagrindiniai bioenergetikos tyrimai, nes beveik visa biologiniuose procesuose naudojama energija yra tiesiogiai arba netiesiogiai skirta vienam iš šių tikslų.
Terminai „bioenergetika“ ir „bioenergetinė analizė“ taip pat kartais vartojami apibūdinti psichoterapijos formai, kuri apima ir protą, ir kūną. Srityje siekiama spręsti ir interpretuoti proto ir kūno išreikštus modelius, kad būtų galima išspręsti įvairias psichologines ar fizines problemas. Du šio žodžio vartosenos nėra susiję – biocheminis bioenergetikos apibrėžimas skiriasi nuo bioenergetinės analizės.