Trong vật lý và hóa học, định luật bảo toàn năng lượng nói rằng tổng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi; tức là nó được bảo toàn theo thời gian Định luật này được đề xuất và thử nghiệm đầu tiên bởi Émilie du Châtelet. Ý nghĩa của nó là năng lượng không thể được tạo ra cũng như không thể bị phá hủy; thay vào đó, nó chỉ có thể được biến đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc chuyển đổi từ vật này sang vật khác (hoặc cả hai). Ví dụ, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành động năng khi một thanh thuốc nổ phát nổ. Nếu cộng thêm tất cả các dạng năng lượng được giải phóng trong vụ nổ, chẳng hạn như động năng và thế năng của các mảnh vỡ, cũng như nhiệt và âm thanh, người ta sẽ nhận được chính xác sự giảm năng lượng hóa học trong quá trình đốt cháy chất nổ. Theo vật lý cổ điển, bảo toàn năng lượng khác với bảo toàn khối lượng; tuy nhiên, thuyết tương đối đặc biệt cho thấy khối lượng có liên quan đến năng lượng, và ngược lại, bởi phương trình E=mc2, và khoa học hiện nay cho rằng toàn bộ năng-khối-lượng được bảo toàn. Về mặt lý thuyết, điều này ngụ ý rằng bất kỳ vật thể nào có khối lượng đều có thể tự chuyển đổi thành năng lượng thuần túy và ngược lại, mặc dù điều này được cho là chỉ có thể xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt nhất của vật chất, như (đã) có khả năng tồn tại trong vũ trụ ngay sau Vụ Nổ lớn hoặc khi lỗ đen phát ra bức xạ Hawking.
Định luật bảo toàn năng lượng có thể được chứng minh chặt chẽ bằng định lý Noether như là hệ quả của sự đối xứng dịch thời gian liên tục; tức là, từ thực tế là các định luật vật lý không thay đổi theo thời gian.
Hệ quả của định luật bảo toàn năng lượng là một động cơ vĩnh cửu loại I không thể tồn tại, nghĩa là, không có hệ thống nào không có nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài có thể cung cấp một lượng năng lượng vô hạn cho môi trường xung quanh.Đối với các hệ thống không có đối xứng dịch thời gian, có thể không xác định được bảo toàn năng lượng. Các ví dụ bao gồm các không gian cong trong thuyết tương đối rộng hoặc tinh thể thời gian trong vật lý vật chất ngưng tụ.
