Las fuentes de energía alternativas se derivan de fuentes que no consumen recursos naturales y no dañan el medio ambiente. Son alternativas a los combustibles fósiles, la energía nuclear y la energía hidroeléctrica a gran escala, que son fuentes de energía agotables que tienen diversos grados de efectos nocivos sobre el medio ambiente. Aún así, no existen fuentes de energía alternativas que sean comercialmente viables como el petróleo, que junto con el carbón son los principales tipos de combustibles fósiles.
Al considerar alternativas a los combustibles fósiles, la mayoría de la gente piensa en la energía solar, que es cualquiera de los diferentes procedimientos que se utilizan para aprovechar la energía que proviene del sol. El método principal utilizado para convertir la luz solar en electricidad es mediante el uso de células fotovoltaicas, que se colocan en paneles solares de tal manera que se absorbe la máxima cantidad de luz solar y se convierte en electricidad. Actualmente, el mayor problema con la energía solar es el costo, ya que las células y los paneles solares pueden ser muy costosos.
Otra fuente de energía alternativa es la energía eólica, que utiliza grandes turbinas para transformar el viento en electricidad. Muchas de estas turbinas se pueden colocar donde el viento es abundante y los parques eólicos se pueden conectar a una red eléctrica a la que aportan electricidad. Un molino de viento también se puede utilizar para aprovechar la energía eólica, pero en lugar de convertir el viento en electricidad, convierte el viento directamente en movimiento mecánico para realizar el trabajo.
Algunas fuentes alternativas de energía reciben energía de fuentes terrestres, como la energía geotérmica, la energía de las mareas y la biomasa. La energía geotérmica se deriva de fuentes de calor dentro de la tierra, como los géiseres naturales, y convierte este calor en electricidad. El aprovechamiento de la energía de las olas en el océano y otras masas de agua del planeta se conoce como energía de las mareas. La energía de biomasa se obtiene a partir de material orgánico que proviene de plantas y animales, y se la conoce más comúnmente como fuente de energía renovable ya que crea un subproducto de desecho. Todas estas fuentes de energía alternativas deben investigarse en profundidad si alguna de ellas va a reemplazar a los combustibles fósiles como fuentes de energía primarias en todo el mundo.