能源的分类方法很多。通常把直接来自自然界而未经加工转换的能源，如煤、石油、天然气、生物燃料、油页岩、水能、核能、太阳能和海洋能等，叫做一次能源；而把从一次能源直接或间接转化而来的能源，如煤气、汽油、电能、蒸汽、沼气、氢能和激光等，叫做二次能源。
根据不同的使用情况，还可以把能源分为燃料能源和非燃料能源。燃料能源包括矿物燃料(如煤、石油、天然气等)、生物燃料(如沼气、柴草、有机废物等)、化工燃料(如甲醇、丙烷、酒精等)和核燃料(如铀、钍、钚、氘等)；非燃料能源包括风能、水能、潮汐能、地热能、太阳能和激光等。
还可以把一次能源划分为可再生能源和非再生能源。所谓可再生能源，是指它不会随其本身的转化或者人类的利用而逐渐减少的能源，就是说它具有天然的自我恢复能力。像水能、风能、地热能和太阳能等，它们都可以源源不断地从自然界中得到补充，都是典型的可再生能源。而非再生能源正好与此相反，用去一点就会少一点，越用越少，不能再生。像煤、石油、天然气和核燃料等，都是典型的非再生能源。
从总体上说，目前世界上所使用的能源仍是以煤、石油、天然气等非再生能源为主。这些非再生能源总有一天是要用完的，加之它们在燃烧时污染环境，并且热能的利用率不高，因此目前世界各国都在加紧研究开发新能源，以满足日益增长的社会经济发展的需求。
大自然赋予人类的能源是多种多样的，可以把它们分为常规能源和新能源两大类。技术上比较成熟而使用较为普遍的能源称为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。近几十年才开始利用或正在开发研究的能源称为新能源，如太阳能、核能、沼气能、风能、氢能、地热能、海洋能、电磁能等。