Die Energiegesetze, die die Wechselwirkungen zwischen Materie und Energie regeln, wie etwa die Übertragung von Wärme von einem Körper auf einen anderen im physikalischen Universum, werden am grundlegendsten durch die drei Gesetze der Thermodynamik und Albert Einsteins Entdeckung seiner speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie definiert . Die Physik selbst baut auf diesen Gesetzen sowie auf den drei grundlegenden Bewegungsgesetzen auf, die von Isaac Newton definiert und 1687 erstmals veröffentlicht wurden und die die Wechselwirkung aller Materie erklären. Das zu Beginn des 20. Jahrhunderts entstandene Gebiet der Quantenmechanik verdeutlichte auch besondere Umstände für die Energiegesetze auf subatomarer Skala, auf denen ein Großteil der modernen Zivilisation ab 2011 gründet.
Eines der Grundprinzipien der Energiegesetze, die durch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik klargestellt werden, ist, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet wird. Alle Energieformen wie Licht- oder Schallenergie können in andere Formen umgewandelt werden, und dies wurde erstmals Mitte des 1800. genannt. Nachdem er zehn Jahre lang über die Natur der Beziehung zwischen Materie und Energie nachgedacht hatte, veröffentlichte Albert Einstein 1905 seine berühmte Formel von E=MC2, die besagte, dass sowohl Materie als auch Energie Versionen derselben Sache sind und ineinander umgewandelt werden können als Gut. Da die Gleichung besagt, dass Energie (E) gleich Masse (M) mal Lichtgeschwindigkeit im Quadrat (C2) ist, besagt sie tatsächlich, dass man, wenn man genug Energie hat, diese in Masse umwandeln kann, und wenn man die Masse genug beschleunigt , könnte man es in Energie umwandeln.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik definierte die Energiegesetze, indem er feststellte, dass bei jeder Aktivität, bei der Energie verwendet wurde, ihr Potenzial abnahm oder für weitere Arbeit immer weniger verfügbar wurde. Dies spiegelte das Prinzip der Entropie wider und erklärte, wohin Energie ging, wenn Wärme oder Licht in die Umgebung entwichen, was die Menschheit jahrhundertelang verwirrt hatte. Entropie ist die Idee, dass hohe Konzentrationen an konzentrierter Energie, wie sie in Kraftstoffen vor der Verbrennung enthalten ist, schließlich als Abwärme in den Weltraum verteilt und nicht zurückgewonnen werden können. Es stimmte mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik überein, weil Energie nicht vernichtet wurde, sondern der Zugang zu ihr verloren ging.
Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik wurde 1906 durch Forschungen des deutschen Chemikers Walther Nernst geklärt. Es zeigte, dass es unmöglich war, eine Region des Weltraums oder der Materie zu schaffen, in der keine Energie existierte, die die Region auf die niedrigstmögliche Temperatur des absoluten Nullpunkts abkühlen würde. Dies unterstützte den ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik insofern, als Energie im Raum oder in der Materie immer bis zu einem gewissen Grad verfügbar war, auch wenn sie nicht für nützliche Arbeit genutzt werden konnte.
Einsteins Aktualisierungen zu unserem Verständnis der Energiegesetze machten viele moderne Technologien möglich, wie zum Beispiel die Kernkraft. Außerdem zeigten Newtons Bewegungsgesetze Wissenschaftlern und Ingenieuren, wie man die Beziehung zwischen Materie und Energie nutzt, um die Kraft und Flugbahn zu erzeugen, die erforderlich sind, um Satelliten in eine Umlaufbahn zu bringen oder Raumsonden zu nahegelegenen Planeten zu schicken. Die Quantenmechanik hat zum Verständnis dafür beigetragen, wie Energie verwendet und übertragen wird, um Technologien wie Laser, Transistoren, die die Grundlage aller Computersysteme bilden, und fortschrittliche medizinische Geräte wie Magnetresonanztomographie (MRT) zu schaffen.