Odnawialne źródła energii to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się w naturalnych procesach.
Zaliczamy do nich:
- biomasę - będącą najstarszym znanym źródłem energii,
- energię wody - dostarczającą światu około 20% elektryczności,
- energię wnętrza Ziemi - zwaną też geotermalną,
- energię wiatru - wykorzystywaną już przed 4 tysiącami lat,
- energię Słońca - trudną do akumulacji, lecz za to tysiąckrotnie przekraczającą globalne zapotrzebowanie.

Odnawialne źródła energii (OŹE) są ostatnio coraz częściej wykorzystywane. Główną przyczyną tej rosnącej popularności jest nieszkodliwość OŹE dla środowiska i ich niewyczerpywalność. Cechy te odróżniają je od źródeł konwencjonalnych, których eksploatacja jest główną przyczyną niepokojących zmian klimatu, i których światowe zasoby prędzej czy później zostaną całkowicie wyczerpane. Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat, będzie można korzystać ze złóż węgla, o wiele krócej - ponad 60 lat - trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego, zaś ropy naftowej wystarczy na jakieś 30-40 lat. Inną przyczyną rosnącej popularności OŹE są względy ekonomiczne.

Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w  skałach oraz w wodach wypełniających pory i szczeliny skalne. Roczny światowy potencjał energii geotermalnej odpowiada około 35 mld ton węgla kamiennego, jednak na powierzchnię ziemi wydostaje się zaledwie 1% tych wszystkich zasobów. Polska posiada bardzo duże zasoby wód geotermalnych. Znajdują się one pod powierzchnią prawie 80% terytorium kraju w ilości ok. 6600 km3, a ich temperatura mieści się w granicach 25-150 st. C. Polskie wody geotermalne mają stosunkowo niską temperaturę. Zasoby tych wód koncentrują się głównie na obszarze Podkarpacia, pasie od Szczecina do Łodzi oraz regionie grudziącko-warszawskim.

Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej, dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (pompy sprężarkowe) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).
Kolejne etapy rozwoju pomp ciepła:
- Pierwsze prace teoretyczne prowadzone były przez W. Thomsona w połowie XIX wieku;
- Pierwszą instalację zbudowano w 1928 roku;
- W latach trzydziestych zaczęły powstawać pompy ciepła w pełni sprawne technicznie i eksploatowane w sposób ciągły;
- W USA w połowie lat osiemdziesiątych aż 30% nowo budowanych domów wyposażonych było w pompy ciepła;
- Lata dziewięćdziesiąte okazały się punktem zwrotnym w historii rozwoju europejskiego rynku pomp ciepła
- W Polsce pierwsze pompy ciepła powstały w 1995 r.

Energia słoneczna to wytwarzana przez Słońce energia, której głównym źródłem są zachodzące w jądrze Słońca reakcje termojądrowe, polegające na przemianie jądra wodoru (H) w jądro helu (He). Energia promieniowania słonecznego jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Promieniowanie słoneczne wykorzystywane jest bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Jest ono również wykorzystywane w procesie fotosyntezy przez rośliny, które następnie tworzą rezerwy biomasy. Energia paliw kopalnych (węgla kamiennego, ropy naftowej i gazu ziemnego), stanowiących obecnie główny surowiec energetyczny Polski i świata, jest także energią pochodzącą od Słońca. Energia wiatru i fal morskich również powstaje dzięki promieniowaniu słonecznemu. Energia słoneczna jest powszechnie dostępnym, całkowicie czystym i najbardziej naturalnym z dostępnych źródeł energii.

Energia wiatru może być uznawana za formę energii Słońca. Znajduje ona zastosowanie od bardzo dawnych czasów. Już 4000 lat temu starożytni Babilończycy pompowali wodę przy pomocy wiatraków, nawadniając pola i osuszając mokradła, a jeszcze wcześniej wykorzystywano wiatr w żegludze. W obecnych czasach elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede wszystkim do produkcji energii elektrycznej. Siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu. Niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania zbiorników wodnych i innych celów.

Na świecie istnieje około 1,4 mld km3 wody. Jest ona niezbędna do życia i znajduje zastosowanie w gospodarstwach domowych, rolnictwie, przemyśle, do celów sanitarnych, do transportu oraz do rekreacji. Z wody pochodzi około 20% globalnej energii elektrycznej. Energetyka wodna ma w Polsce największe tradycje mimo stosunkowo słabych warunków do rozwoju tej branży. Zasoby energii wody zależą od dwu czynników: spadku koryta rzeki oraz przepływów wody. Polska jest krajem nizinnym, o stosunkowo małych opadach i dużej przepuszczalności gruntów, co znacznie ogranicza zasoby tego źródła. Większość krajowych zasobów (około 68%) skupionych jest w obszarze dorzecza Wisły. Energia wody jest ekologiczne czysta, ale dostępna jedynie na obszarach posiadających odpowiednio dużo opadów oraz korzystne ukształtowanie terenu.

Biomasa stanowi trzecie, co do wielkości na świecie, naturalne źródło energii. Według definicji UE biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/WE). Biomasa jest źródłem wykorzystywanym głównie do produkcji energii cieplnej w obiektach małej i średniej mocy w generacji rozproszonej (indywidualne piece i lokalne kotłownie) oraz do produkcji energii elektrycznej w kondensacyjnych kotłach węglowych elektrociepłowni dużych mocy w procesie współspalania. W przyszłości duże znaczenie będzie miała produkcja energii elektrycznej i cieplnej w jednym procesie technologicznym, czyli tzw. kogeneracji.