能量守恒定理可以敘述為，一個系統的總能量的改變只能等于傳入或則傳出該系統的能量的多少。總能量為系統的機械能、熱能及除熱能以外的任何內能方式的總和。這就是我們日常所說的能量既不會陡然形成，也不會陡然消失，它只會從一種方式轉化為另一種方式，或則從一個物體轉移到其它物體，而能量的總數保持不變。能量守恒定理也叫熱力學第一定理。
焦耳熱功當量實驗是初期確認能量守恒的有名實驗。在保持總能量不變的前提下，固有能量、動能、勢能之間可以互相轉化。焦耳當時在馬達線圈的轉軸上繞兩根細線，分別越過相距一定距離的定滑輪后垂掛幾美元重的砝碼。線圈浸在量熱器的水底。由砝碼下落距離可算出機械功大小，由溫度變化可算出熱量多少，借此估算出了熱功當量，也驗證了能量守恒定理。
發電機與電動機工作中借助了能量守恒定理。發電機是將機械能或其它方式的能轉化成電能，最常用的是借助熱能、水能等帶動發電機定子來發電，經輸電、配電網路送往各類用電場合，而電動機亦稱電機，是將電能或其他方式的能量轉化為機械能，拿來驅動其他裝置的電氣設備。在生活中我們常借助的柴火、煤炭、石油等，通過燃燒將熱能轉化為電能、化學能、機械能等等也是能量守恒定理的應用。
保守熱學系統：在只有保守力做功的情況下，系統能量表現為機械能（動能和位能/勢能），能量守恒具體抒發為機械能守恒定理。
熱力學系統：能量抒發為內能，熱量和功，能量守恒的抒發方式是熱力學第一定理。
核熱學系統：在核聚變、核裂變過程中驗證機械能守恒定律，形成大量能量的同時，有大量的粒子射出，所以物體的質量在減小。如果核聚變、核裂變的過程可逆，這么就須要大量的粒子和大量的能量來構成核聚變、核裂變的逆變過程。核聚變與核聚變逆變、核裂變與核裂變逆變之間，它們的能量是守恒、質量也是守恒。
總的流進系統的能量必等于總的從系統中流出的能量加上系統內部能量的變化，能量就能轉換，從一種形態轉弄成另一種形態。
系統中存儲能量的降低等于步入系統的能量除以離開系統的能量。
能量守恒定理的重要意義
能量守恒定理，是自然界最普遍、最重要的基本定理之一。從數學、化學到地質、生物，大到宇宙天體。小到原子核內部，只要有能量轉化，就一定服從能量守恒的規律。從日常生活到科學研究、工程技術，這一規律都發揮著重要的作用。人類對各類能量驗證機械能守恒定律，如煤、石油等燃料以及水能、風能、核能等的借助，都是通過能量轉化來實現的。能量守恒定理是人們認識自然和借助自然的有力裝備。
編輯本段
能量守恒和轉化定理的發覺
能量守恒和轉化定理的發覺
能量守恒和能量轉化定理與細胞學說，進化論稱作19世紀自然科學的三大發覺。而其中能量守恒和轉化定理的發覺，卻是和一個“瘋子”醫生聯系上去的