1.按存在和產生的形式分類
根據能源存在和產生的形式可分為兩大類:一類是自然界存在的，可以直接利用的能源，如煤、石油、天然氣、植物燃料、水能、風能、太陽能、原子能、地熱能、海洋能、潮汐能等，稱為一次能源;另一類是由一次能源經過加工轉換而成的能源產品，如電、蒸汽、煤氣、焦炭、石油製品、沼氣、酒精、氫、餘熱等，稱為二次能源。
2.按來源分類
按能量的來源不同，可將能源分為三大類:
第一類是來自地球以外天體的能量，其中主要是太陽輻射能，此外，還有其他恒星或天體發射到地球上的各種宇宙射線的能量。太陽輻射能是地球上能量的最主要來源，它除了直接向地球提供光和熱外，還是其他一次能源的來源。例如，靠太陽的光合作用促使植物生長，形成植物燃料;煤炭、石油、天然氣、油頁岩等礦物燃料(又稱化石燃料)都是古代生物接受太陽能後生長，又長久沉積在地下形成的;另外，水能、風能、海洋能等，歸根到底也都源於太陽輻射能。
第二類是地球自身蘊藏的能量，主要有地熱能和原子核能。地熱能是地球內以熱能形式存在的能源，包括地下熱水、地下蒸汽和熱岩層，以及尚無法利用的火山爆發能等。原子核能是地殼內和海洋中的核裂變燃料(鈾、釷)和核聚變燃料(氘、氚)等發生核反應時釋放的能量。
第三類能源來自地球與其他天體間的相互作用。例如，太陽和月球對地球表麵海水的吸引作用而產生的潮汐能就屬此類。
3.按是否再生分類
在自然界中可以不斷再生並有規律地得到補充的能源，稱為可再生能源，如太陽能、水能、風能、潮汐能、生物質能等。它們都可以循環再生，不會因長期使用而減少。經過億萬年形成的、短期內無法恢複的能源，稱之為非再生能源，如煤、石油、天然氣以及各種核燃料等。它們隨著大規模的開采和使用將會逐漸減少。
4.按使用性能分類
按能源是否能作為燃料使用可分為燃料能源和非燃料能源。可作為燃料使用的能源包括礦物燃料(煤、石油、天然氣等)，生物燃料(柴禾、沼氣、有機廢物等)，化工燃料(酒精、乙炔、煤氣、石油液化氣等)，以及核燃料(鈾、釷、鈈、氘、氚等)。不可作為燃料使用的能源包括機械能(風能、水能、潮汐能等)、電能、熱能(地熱能、海洋溫差能等)和光能(太陽輻射能、激光等)。
按能源的儲存性質可分為含能體能源和過程性能源。前者可直接儲存，本身就是可提供能量的物質，如煤、石油、天然氣、核燃料等;而後者是由可提供能量的物質的運動所產生的能源，其特點是無法直接儲存，如風能、水能、電能、海洋能等。
5.按技術利用狀況分類
從能源被開發利用的程度、生產技術水平是否成熟及應用程度等方麵考慮，常將能源分為常規能源和新能源兩類。常規能源是當前廣泛使用、應用技術比較成熟的能源，如煤、石油、天然氣、蒸汽、煤氣、電等。新能源是指開發利用較少或正在開發研究，但很有發展前途，今後將越來越重要的能源，如太陽能、海洋能、地熱能、潮汐能等。新能源有時又叫非常規能源或替代能源。
常規能源與新能源是相對而言的，例如核裂變能應用於核電站，在我國核電站較少，核電所占比例較小，核能是新能源，但在國外除快中子反應堆與核聚變外，許多國家已把核能作為常規能源。即使對於常規能源，目前也正在研究新的利用技術，如磁流體發電，就是利用煤、石油、天然氣作燃料，使氣體加熱成高溫等離子體，再通過強磁場時直接發電。另外，風能、生物質能以及某些地方的地熱水(如溫泉)等能源，使用雖然已有多年曆史，但過去未被重視，近年來又開始重視並加以利用，各國現在一般也把它們當作新能源。