Potentsiaalne energia, salvestatud energia, mis sõltub süsteemi erinevate osade suhtelisest asendist. Vedru potentsiaalset energiat saab rohkem kokku suruda või venitada. Teraskuulil on maapinnast kõrgemale tõstetud potentsiaalset energiat rohkem kui pärast Maale kukkumist. Tõstetud asendis on ta võimeline tegema rohkem tööd. Potentsiaalne energia on süsteemi, mitte üksiku keha või osakese omadus; näiteks Maast ja tõstetud kuulist koosneval süsteemil on rohkem potentsiaalset energiat, kuna need kaks asuvad teineteisest kaugemal.
Potentsiaalne energia tekib süsteemides, kus osad töötavad üksteise suhtes tugevusi, mis sõltuvad osade konfiguratsioonist või suhtelisest asendist. Maapall-palli süsteemi korral sõltub nendevaheline raskusjõud ainult neid eraldavast kaugusest. Töö, mis on tehtud nende eraldamiseks kaugemal või palli tõstmiseks, kannab süsteemi lisaenergiat, kus seda hoitakse gravitatsioonilise potentsiaalse energiana.
Potentsiaalne energia hõlmab ka muid vorme. Laetud kondensaatori plaatide vahel salvestatud energia on elektripotentsiaal. Seda, mida tavaliselt nimetatakse keemiliseks energiaks, võib aine võimele töötada või soojust eraldada koostise muutumise kaudu, seda võib pidada potentsiaalseks energiaks, mis tuleneb selle molekulide ja aatomite vastastikustest jõududest. Tuumaenergia on ka potentsiaalse energia vorm.
Osakeste süsteemi potentsiaalne energia sõltub ainult nende esialgsest ja lõplikust konfiguratsioonist; see ei sõltu osakeste liikumisteest. Teraskuuli ja Maa korral, kui kuuli algpositsioon on maapinnast ja lõppasend on 10 jalga maapinnast, on potentsiaalne energia sama, ükskõik kuidas või millisel viisil kuul üles tõsteti. Potentsiaalse energia väärtus on meelevaldne ja võrdluspunkti valiku suhtes. Ülaltoodud juhul oleks süsteemil kaks korda rohkem potentsiaalset energiat, kui algne asukoht oleks 10-suu sügava augu põhi.
Maa pinna lähedal asuvat gravitatsioonilist potentsiaalset energiat saab arvutada, korrutades objekti kaalu selle vahemaaga võrdluspunkti kohal. Seotud süsteemides, näiteks aatomites, milles elektrone hoiab tuumadele suunatud elektriline jõud, on potentsiaalse energia nullväärtus tuumast nii suur kaugus, et elektrijõud pole tuvastatav. Sel juhul on seotud elektronidel potentsiaalse energiaga negatiivne ja väga kaugel olevatel potentsiaalse energiaga null.
Potentsiaalse energia võib muundada liikumisenergiaks, mida nimetatakse kineetiliseks energiaks, ja seda omakorda muudeks vormideks, näiteks elektrienergiaks. Seega voolab tammi taga olev vesi madalamale tasemele turbiinide kaudu, mis muudavad elektrigeneraatorid, tootes elektrienergiat pluss turbulentsist ja hõõrdumisest tulenevat kasutamatut soojusenergiat.
Ajalooliselt arvestati potentsiaalset energiat kineetilise energiaga kui mehaanilise energia vormi, nii et gravitatsioonisüsteemide koguenergiat oli võimalik arvutada konstantsena.
