La conservation de l'énergie est un principe physique, selon lequel l'énergie totale d'un système isolé est invariante au cours du temps. Ce principe, largement vérifié expérimentalement, est de première importance en physique, et impose que pour tout phénomène physique l'énergie totale initiale du système isolé soit égale à l'énergie totale finale, donc que de l'énergie passe d'une forme à une autre durant le déroulement du phénomène, sans création ni disparition d'énergie. Introduit par Leibniz et postulé en mécanique newtonienne, ce principe est démontrable en mécanique lagrangienne par le biais d'un théorème de Noether. On peut ainsi étudier les transformations d'énergie durant une combustion (où n'interviennent que l'énergie thermique et l'énergie des liaisons chimiques) ou une réaction nucléaire (où intervient principalement l'énergie présente dans les noyaux des atomes et l'énergie thermique). Ce principe rend impossible un mouvement perpétuel car aucun système physique réel n'étant parfaitement isolé de son environnement, son mouvement perd de l'énergie sous une forme ou une autre (frottement, lumière, chaleur). Un système isolé se compose d'un ensemble d'objets physiques (généralement des particules : atomes, photons). Il est dit « isolé » s'il n'échange avec l'extérieur ni énergie par l'intermédiaire de forces (par exemple : gravité, magnétisme), ni matière (on n'enlève ni n'ajoute de particules ayant une masse au système). En particulier, le système isolé n'échange pas de photons avec un autre système. Ce principe, émis en physique newtonienne, suppose implicitement que le référentiel du système est inertiel. Dans un référentiel non inertiel, ce principe n'est pas valable, un mouvement pouvant y apparaître spontanément. L'énergie totale d'un système se compose de la somme de différentes énergies, qui peuvent être : l'énergie de masse, correspondant à la masse des particules, suivant la formule E=mc ; l'énergie thermique ; l'énergie cinétique, correspondant au mouvement du système dans son ensemble ; l'énergie potentielle (par exemple, due à la gravité et liée à l'altitude, ou chimique) ; etc.