Energijos transformacija yra energijos keitimo iš vienos formos į kitą procesas. Šis procesas vyksta nuolat – tiek pasaulyje, tiek žmonių viduje. Kai žmonės vartoja maistą, organizmas naudoja maisto ryšiuose esančią cheminę energiją ir paverčia ją mechanine energija, nauja cheminės energijos forma arba šilumine energija. Energijos transformacija yra svarbi fizinių mokslų taikymo sąvoka. Galimybė transformuoti energiją automatizuoja, apšviečia, linksmina ir šildo pasaulį stulbinančiais būdais.
Energijos transformacijos sampratą galima iliustruoti daugybe bendrų veiklų. Variklis, pavyzdžiui, automobilio variklis, cheminę dujų ir deguonies energiją paverčia mechanine variklio judėjimo energija. Lemputė pakeičia lemputės cheminę energiją į elektromagnetinę spinduliuotę arba šviesą. Vėjo malūnai panaudoja vėjo energiją ir paverčia ją mechanine energija, judant turbinos mentėms, kuri vėliau paverčiama elektros energija. Saulės baterijos paverčia šviesą elektra.
Energijos transformaciją taip pat galima paaiškinti potencine energija, sukaupta sistemos energija, kurią galima paversti kinetine energija, judėjimo energija. Pavyzdžiui, kalvos viršūnėje sėdintys kalneliai turi potencialią energiją. Ši potenciali energija yra gravitacinė, kuri įgyjama, kai padėkliukas juda į kalną. Kai padėkliukas pradeda judėti žemyn nuo kalno, veikia gravitacijos jėga ir potenciali energija paverčiama judančio automobilio kinetine energija. Energijos transformacijų metu potenciali energija dažnai paverčiama kinetine energija ir vėl į potencialią energiją.
Bet kokios rūšies energijos transformacijos metu dalis energijos prarandama aplinkai. Dėl šio praradimo jokia mašina niekada nėra 100% efektyvi. Paprastai dalis energijos, prarastos transformuojant energiją, prarandama kaip šiluma. Praktiškai tai galima pastebėti stebint kompiuterio, automobilio ar kitokio tipo mašinų, kurios buvo naudojamos tam tikrą laiką, skleidžiamą šilumą.
Tam tikros mašinos ar sistemos gebėjimas konvertuoti energiją iš vienos rūšies į kitą vadinamas „energijos konversijos efektyvumu“. Visos sistemos turi skirtingą energijos konversijos efektyvumą. Pavyzdžiui, vandens turbinų energijos konversijos efektyvumas yra itin aukštas – beveik 90 %, o vidaus degimo variklių – nuo 10 % iki 50 %. Inžinerija ir fizika nuolat ieško sistemų, galinčių pasiekti aukštą energijos konversijos efektyvumą.