Secara ilmiah, energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Meskipun ada banyak bentuk energi, mereka dapat dikelompokkan menjadi dua kategori: energi potensial, atau energi tersimpan; dan energi kinetik, atau energi gerak. Energi kimia adalah bentuk energi potensial dan dimiliki oleh hal-hal seperti makanan, bahan bakar dan baterai.
Dalam setiap kategori energi, ada banyak bentuk energi yang berbeda. Energi kimia merupakan salah satu bentuk energi potensial, bersama dengan energi mekanik, energi gravitasi, energi nuklir, dan energi listrik. Semua bentuk energi ini disimpan di dalam suatu benda dan diubah menjadi bentuk energi kinetik ketika gaya atau perubahan diterapkan. Berbagai bentuk energi kinetik adalah energi radiasi, yang meliputi cahaya, sinar-x dan gelombang radio, panas, gerak dan suara.
Sebagaimana dinyatakan oleh hukum pertama termodinamika, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan; itu hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Selama reaksi kimia, molekul dapat dibuat atau dihancurkan. Jika suatu produk dibuat, energi kimia disimpan dalam ikatan yang membentuk molekul. Jika sesuatu dipecah, energi kimia dilepaskan, biasanya sebagai panas. Reaksi yang melepaskan energi disebut eksoterm, dan jika menyerap energi disebut endoterm.
Salah satu contoh energi kimia adalah yang ditemukan dalam makanan yang kita makan. Energi disimpan dalam ikatan molekul yang membentuk makanan. Saat kita memakan makanan, molekul besar dipecah menjadi molekul yang lebih kecil yang dapat digunakan oleh sel-sel tubuh. Proses penguraian dan penggunaan makanan oleh sel-sel kita disebut respirasi. Selama respirasi, energi kimia diubah menjadi panas, energi kinetik, dan bentuk energi kimia lainnya, seperti yang disimpan dalam sel-sel lemak dalam tubuh kita.
Makanan hanyalah salah satu contoh bahan bakar — begitulah cara hewan, termasuk manusia, mengisi bahan bakar tubuh mereka. Bentuk lain dari bahan bakar termasuk kayu dan bahan kimia, seperti minyak bumi. Ketika kayu dibakar, energi kimia di dalam sel-sel kayu pecah dan panas dilepaskan. Di mesin mobil atau truk, energi dalam bensin diubah menjadi panas dan gerak, untuk membuat mobil bergerak.
Energi kinetik juga dapat diubah menjadi energi potensial. Selama proses fotosintesis yang dilakukan oleh tanaman, energi radiasi, atau cahaya dari matahari, diubah menjadi energi kimia, yang disimpan di dalam tanaman. Ketika hewan memakan tumbuhan, reaksi sebaliknya terjadi. Ikatan terputus, yang melepaskan energi kimia yang tersimpan untuk digunakan hewan.