מקורות האנרגיה שניצולם לא מתבסס על שריפת דלק מאובנים או ביקוע אטומי. העניין הגובר בתחום מחקר זה נובע מהצורך בצמצום כמויות תוצרי שריפת דלק מאובנים ופסולת גרעינית הגורמים לזיהום הסביבה. דוגמאות לחלופות אנרגיה: אנרגית הרוח, אנרגיה סולארית, אנרגיה גיאותרמית, ניצול גאות ושפל, אנרגיה הידרואלקטרית וביו-דלקים.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של אנרגיה אלטרנטיבית:

1. אנרגיה חילופית – אנרגיה חלופית היא כל אנרגיה שאינה נובעת ממקורות מתכלים קונבנציונליים.

2. אנרגיה מתחדשת – אנרגיה מתחדשת היא אנרגיה שמקורה בתהליכי טבע מתמשכים שאינם מתכלים כתוצאה מרתימת האנרגיה האצורה בהם.

3. ביו-דלקים – ביו דלק הוא סוג אנרגיה המופקת מחומרים אורגנים שונים ומשמשת לצורך הפקת דלק אלכוהולי וביו-דיזל. סוג זה של אנרגיה מתכלה ולכן אינו נחשב לאנרגיה חילופית/ מתחדשת