能量密度是每單位體積存儲在給定系統或空間區域中的能量數量。它也可以用于單位質量的能量，盡管它的即時術語是比能量（或重量能量密度）。通常，僅測量有用或可提取的能量，也就是說，無法訪問的能量（例如剩余質量能量）會被忽略。然而，在宇宙學和其他一般相對論的情況下，所考慮的能量密度是與應力-能量張量的元素相對應的那些能量密度因此，它確實包括質量能以及與下一段所述的壓力相關的能量密度。

每單位體積的能量具有與壓力相同的物理單位，并且在許多情況下是同義詞：例如，磁場的能量密度可以表示為（并表現為）物理壓力，而壓縮磁場所需的能量可以通過將氣壓和外部壓力之間的差乘以體積變化來確定更多壓縮氣體。簡而言之，壓力是系統每單位體積焓的量度。壓力梯度必須執行的潛在工作由直至達到平衡轉換焓工作，對周圍環境。

材料中存儲著不同類型的能量，并且需要特殊的反應類型才能釋放每種能量。按照釋放的能量的典型大小順序，這些類型的反應是：核反應、化學反應、電化學反應和電反應。

核反應發生在恒星和核電廠中，它們都從核的結合能中獲取能量。動物使用化學反應從食物中獲取能量，汽車使用化學反應從汽油中獲取能量。當今，液態碳氫化合物（汽油、柴油和煤油等燃料）是最經濟地大規模存儲和運輸化學能的最密集的方式（1千克柴油燃料燃燒約15千克空氣中的氧氣）。大多數便攜式設備（例如筆記本電腦和移動電話）都使用電化學反應來釋放電池中的能量。

有幾種不同類型的能量含量。一個是在給定的環境溫度和壓力下，可以從系統得出的理論熱力學功總量。這就是所謂的火用。另一個是理論上的功，可以從最初在室溫和大氣壓下的反應物得出。這是由標準吉布斯自由能的變化給出的。但是作為熱源或用于熱力發動機時，相關的量是標準焓的變化或燃燒熱。

燃燒熱有兩種：

• 較高的值（HHV）或燃燒的總熱量包括當產品冷卻至室溫時所釋放的所有熱量，以及存在的任何水蒸氣冷凝。
• 較低的值（LHV）或燃燒的凈熱不包括冷凝水蒸氣可能釋放的熱量，也可能不包括冷卻至室溫時釋放的熱量。

在參考文獻中可以找到一些燃料的HHV和LHV的便捷表格。

在能量存儲應用程序的能量密度涉及的能量在能量存儲到所述存儲設備的體積，例如，在燃料箱中。燃料的能量密度越高，在相同的體積下可以存儲或運輸的能量越多。每單位質量燃料的能量密度稱為該燃料的比能。通常，由于效率低下和熱力學考慮，使用該燃料的發動機將產生較少的動能，因此，發動機的比燃料消耗將始終大于其運動動能的產生率。

能量密度不同于能量轉換效率（每個輸入的凈輸出）或具體化的能量（作為收獲、提煉、分配和處理污染所提供的能量輸出成本，全部使用能量）。大規模，密集的能源使用會受到氣候，廢物存儲和環境后果的影響。

沒有任何一種儲能方法在比功率，比能量和能量密度方面擁有最佳的優勢。Peukert定律描述了（對于鉛酸電池）可獲得的有用能量的數量如何取決于其被拉出的速度。為了使比能和能量密度最大化，可以通過將兩個值相乘來計算物質的比能密度，數值越大，物質有效存儲能量的能力越強。

討論了用于能量存儲的替代選項，以增加能量密度并減少充電時間。