Hukum kekekalan energi adalah prinsip fisika yang menyatakan bahwa, dalam sistem tertutup, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Hal ini dinyatakan dalam Hukum Pertama Termodinamika, yang menyatakan bahwa energi dapat diubah menjadi berbagai bentuk, seperti cahaya atau panas, tetapi jumlah keseluruhan energi adalah kekal, atau tetap konstan. Umumnya, hukum ini diilustrasikan dengan bandul. Ketinggian saat bola dilepaskan di salah satu ujung bandul akan sama dengan tinggi yang akan dicapai bola di ujung yang lain. Faktanya, dalam lingkungan teoritis tanpa gesekan, bola akan terus berayun maju mundur selamanya.
Sebagai konsep dasar dalam fisika, hukum kekekalan energi memberikan penjelasan tentang bagaimana energi dilestarikan dan diubah dalam suatu sistem. Secara umum, satu bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Misalnya, energi potensial dapat diubah menjadi energi kinetik.
Energi kinetik suatu benda adalah energi yang dimiliki benda tersebut saat bergerak. Sebagai ekspresi, energi kinetik sama dengan setengah dari massa benda, dikalikan dengan kuadrat kecepatan benda, atau KE = 1/2mv2. Energi kinetik terdiri dari tiga jenis energi. Energi kinetik getaran adalah energi akibat gerak getaran, dan energi kinetik rotasi adalah energi akibat gerak rotasi. Energi kinetik translasi adalah energi akibat gerak pusat massa dari satu titik ke titik lain.
Secara umum, energi potensial suatu benda adalah energi yang disimpan saat diam dalam medan gaya. Gravitasi adalah gaya yang bekerja pada suatu benda dan memberinya energi potensial. Misalnya, sebuah bola di puncak bukit memiliki sejumlah energi yang tersimpan karena gravitasi. Jenis energi potensial lainnya termasuk listrik, magnet, dan elastis. Contoh energi potensial elastis adalah pegas yang diregangkan.
Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi potensial bola di atas bukit umumnya diubah menjadi energi kinetik ketika bola mulai menggelinding menuruni bukit sebagai akibat gravitasi. Demikian pula, energi potensial pegas yang diregangkan menjadi energi kinetik ketika pegas dilepaskan. Dalam bandul, hukum menetapkan bahwa, ketika bola berada pada titik tertinggi, semua energi adalah energi potensial dan tidak ada energi kinetik. Pada titik terendah bola, semua energi dalam bola adalah kinetik dan tidak ada energi potensial. Energi total bola adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik.