Unutarnja energija općenito obuhvaća sve oblike energije koju posjeduju molekule neke tvari. Posebno, energija translacije, rotacije i vibracije molekula mijenja se tijekom grijanja ili hlađenja tvari, pa se ta energija ponekad naziva unutarnja toplinska energija U. Ona predstavlja veličinu stanja tvari, jer njena numerička vrijednost ne ovisi o prošlosti, tj. načinu na koji se postiglo to stanje.

Nuklearna energija, E_n, koja je vezana u jezgrama atoma, a oslobađa se razbijanjem (fisija) ili spajanjem (fuzija) atoma.

Kemijska energija, E_c, koja se oslobađa ili vezuje tijekom kemijskih reakcija.

Električna energija, E_e, koja je povezana s nabojem elektrona i protona u atomima.
 
Makroskopski nivo

Na osnovi makroskopskih svojstava, kao što su brzina w, visina z i slično, mogu se opisati makroskopski oblici energije koju posjeduje neka materija. 

Kinetička energija: translacije E_k = mw²/2,  ili rotacije E_k = JT²/2.

Potencijalna energija, E_p = mgz, je energija položaja, z, težišta mase sustava, m, u nekom potencijalnom (gravitacijskom) polju koje izaziva ubrzanje g.

Energija elastične deformacije, E_d, koja nastupa pri promjeni oblika čvrstog tijeka (npr.opruge).
 
Jedinice (dimenzije) kojima se u SI-sustavu izražava energije su: 1 J = 1 Nm = 1 Ws , osnovna ili koherentna jedinica za energiju, dok su 1 kJ i 1 MJ izvedene jedinice. Ranije je korištena osnovna jedinica 1 kcal = 4186,8 J = 1/860 kWh.