Potentiële energie, opgeslagen energie die afhankelijk is van de relatieve positie van verschillende delen van een systeem. Een veer heeft meer potentiële energie wanneer hij wordt samengedrukt of uitgerekt. Een stalen kogel heeft meer potentiële energie boven de grond dan na het vallen op de aarde. In de verhoogde positie kan het meer werk doen. Potentiële energie is een eigenschap van een systeem en niet van een individueel lichaam of deeltje; het systeem dat bestaat uit de aarde en de verhoogde bal heeft bijvoorbeeld meer potentiële energie omdat de twee verder van elkaar verwijderd zijn.
Potentiële energie ontstaat in systemen met onderdelen die krachten op elkaar uitoefenen van een grootte die afhankelijk is van de configuratie of relatieve positie van de onderdelen. In het geval van het Earth-ball-systeem hangt de zwaartekracht tussen de twee alleen af van de afstand die ze scheidt. Het werk dat wordt gedaan om ze verder te scheiden of om de bal op te tillen, brengt extra energie over naar het systeem, waar het wordt opgeslagen als zwaartekrachtpotentiaal.
Potentiële energie omvat ook andere vormen. De energie die is opgeslagen tussen de platen van een geladen condensator is elektrische potentiële energie. Wat algemeen bekend staat als chemische energie, het vermogen van een stof om te werken of warmte te ontwikkelen door een verandering van samenstelling, kan worden beschouwd als potentiële energie die het gevolg is van de onderlinge krachten tussen de moleculen en atomen. Kernenergie is ook een vorm van potentiële energie.
De potentiële energie van een systeem van deeltjes hangt alleen af van hun begin- en eindconfiguraties; het is onafhankelijk van het pad dat de deeltjes afleggen. In het geval van de stalen kogel en de aarde, als de beginpositie van de bal gelijk is aan de grond en de eindpositie 10 voet boven de grond is, is de potentiële energie hetzelfde, ongeacht hoe of via welke route de bal omhoog werd gebracht. De waarde van potentiële energie is willekeurig en relatief ten opzichte van de keuze van het referentiepunt. In het hierboven gegeven geval zou het systeem twee keer zoveel potentiële energie hebben als de beginpositie de onderkant van een 10 voet diep gat zou zijn.
De potentiële zwaartekrachtenergie nabij het aardoppervlak kan worden berekend door het gewicht van een object te vermenigvuldigen met de afstand boven het referentiepunt. In gebonden systemen, zoals atomen, waarin elektronen worden vastgehouden door de elektrische aantrekkingskracht van kernen, is de nulreferentie voor potentiële energie een afstand tot de kern die zo groot is dat de elektrische kracht niet detecteerbaar is. In dit geval hebben gebonden elektronen een negatieve potentiële energie en die ver weg hebben geen potentiële energie.
Potentiële energie kan worden omgezet in bewegingsenergie, kinetische energie genoemd, en op zijn beurt in andere vormen zoals elektrische energie. Zo stroomt water achter een dam door turbines die elektrische generatoren draaien naar lagere niveaus, waardoor elektrische energie wordt geproduceerd plus een aantal onbruikbare warmte-energie als gevolg van turbulentie en wrijving.
Historisch gezien werd potentiële energie opgenomen met kinetische energie als een vorm van mechanische energie, zodat de totale energie in zwaartekrachtsystemen als een constante kon worden berekend.
