Potenciali energija yra sukaupta padėties energija. Tai gali būti laikoma energija, kurią „saugo“ bet kuri fizinė sistema. Jis vadinamas potencialu, nes dabartiniu pavidalu jis neatlieka jokio darbo ir nekelia jokių pokyčių aplinkoje. Tačiau ji gali būti paversta įvairiomis energijos formomis, tokiomis kaip kinetinė energija. Standartinis tokios energijos matavimo vienetas yra džaulis.
Kai objektas pasislenka iš pradinės padėties ir atsiranda energija, traukianti jį atgal į tą padėtį, potenciali energija yra linkusi egzistuoti. Pavyzdžiui, spyruoklės gale esantis rutulys turi energiją, kuri bus paversta kinetine energija, kai jam bus leidžiama grįžti į pradinę padėtį. Virš žemės laikomas svoris, atleistas, turės potencialios energijos, nes gravitacija grąžins jį į pradinę padėtį.
Vienas iš pagrindinių šios rūšies energijos principų yra energijos tvermės dėsnis, kuris teigia, kad energijos negalima nei sukurti, nei sunaikinti. Energija, sunaudota daiktui pakelti ar spyruoklei suspausti, tiesiog neišnyksta, ji „saugoma“ kaip potenciali energija. Tada ji išleidžiama kaip kinetinė energija, veikiant atkuriamajai jėgai. Energijos sąnaudos yra lygios energijos išeigai; nėra bendros energijos padidėjimo ar praradimo.
Yra daug skirtingų potencialios energijos rūšių. Potenciali tamprumo energija egzistuoja, kai tamprus objektas, pavyzdžiui, lankas ar guminė juosta, yra ištemptas arba kitaip deformuojamas veikiant stresui. Potenciali cheminė energija yra susijusi su cheminiais ryšiais molekulėje. Cheminėse reakcijose cheminė potenciali energija paverčiama kitomis energijos formomis, kai ryšiai nutrūksta ir pertvarkomi. Potenciali elektros energija yra trijų pirminių formų: elektrostatinė, elektrodinaminė ir branduolinė.
Potenciali elektrostatinė energija egzistuoja, kai įkrauta dalelė yra ramybės būsenoje. Jis turi potencialią energiją dėl savo padėties kitų įkrautų dalelių atžvilgiu. Potenciali elektrodinaminė energija egzistuoja dėl judančių įkrautų dalelių. Šios dalelės gali sudaryti elektromagnetinį lauką, kuris gali perkelti kitus objektus. Potenciali branduolinė energija egzistuoja dėl ryšių tarp subatominių dalelių, tokių kaip protonai, elektronai ir neutronai, atomų branduolyje.