Obnovljivi izvori energije su izvori energije koji se dobivaju iz prirode te se mogu obnavljati; danas se sve više koriste zbog svoje neškodljivosti prema okolišu. Najčešće se koriste energije vjetra, sunca i vode. Veliki broj država u okviru svojih energetskih politika potiče izgradnju postrojenja obnovljivih izvora energije budući da "primjenjuju različite poticajne mjere kako bi osigurale rast udjela obnovljivih izvora energije u energetskom miksu. Obnovljive izvore energije možemo podijeliti u dvije glavne kategorije: tradicionalne obnovljive izvore energije poput biomase i velikih hidroelektrana, te na takozvane "nove obnovljive izvore energije" poput energije Sunca, energije vjetra, geotermalne energije itd. Iz obnovljivih izvora energije dobiva se 18% ukupne svjetske energije, ali je većina od toga energija dobivena tradicionalnim iskorištavanjem biomase za kuhanje i grijanje - 13 od 18%. Od velikih hidroelektrana dobiva se dodatnih tri posto energije.
Protok zraka može se upotrebljavati za pokretanje vjetroturbina. Novije vjetroturbine imaju raspon snage od 600 kW do 5 MW premda su turbine sa izlaznom snagom od 1.5 do 3 MW postale tipične za komercijalne svrhe; izlazna snaga turbine je funkcija kubne brzine vjetra, tako se s povećanjem brzine vjetra dramatično poveća izlazna snaga. Područja gdje su vjetrovi snažniji i učestaliji, poput priobalja i mjesta velike nadmorske visine, preporučljiva su za izgradnju vjetroparkova. Snaga vjera osnova pretvorbe kinetičke energije vjetra u električnu energiju u vjetroelektranama ili u korisnu kinetičku energiju u vjetrenjačama za pogon mlinova ili crpki za vodu. Obnovljiva je i ne uzrokuje stakleničke plinove (ugljikov dioksid i metan) tijekom rada.
Hidroenergija, hidraulička energija ili energija vode, je snaga dobivena iz sile ili energije tekuće vodene mase, koja se može upotrijebiti u čovjeku korisne svrhe. Prije nego što je komercijalna električna energija postala široko dostupna, energija vode se koristila za navodnjavanje i pogon raznih strojeva, poput vodenica, strojeva u tekstilnoj industriji, pilana, lučkih dizalica ili dizala. Od početka 20. stoljeća, termin se koristi većinom u spoju s modernim razvojem hidroelektrične energije, što je omogućilo korištenje udaljenih izvora energije.
Sunčeva energija je zračenje svjetlosti i topline sa Sunca. Sunčeva energija omogućuje proizvodnju pomoću toplinskih strojeva ili fotonaponski. Sunčeve tehnologije široko se opisuju kao ili pasivne ili aktivne ovisno o načinu kao se prikuplja, pretvorbi i raspodjeli sunčeve svjetlosti. Aktivne sunčeve tehnike uključuju primjenu fotonaponskih ploča, pumpa i ventilatora kako bi se sunčevo svjetlo pretvorilo u upotrebljive oblike. Pasivne sunčeve tehnike uključuju odabir materijala s povoljnim termičkim osobinama, oblikovanjem prostora u kojima zrak prirodno kruži, orijentaciju zgrada prema suncu.
Geotermalna energija je energija dobivena odvajanjem topline od same zemlje, obično kilometrima duboko u Zemljinoj kori. Skupo je sagraditi elektranu, ali troškovi rada su jeftini što rezultira niskom cijenom energije za pogodne lokacije. Konačno, ova energija se dobiva iz topline Zemljine jezgre. Tri tipa elektrane se upotrebljavaju za proizvodnju energije iz geotermalnih izvora: suha para, „flash“ i binarna (mješana). Elektrane suhe pare uzimaju paru iz dijelova u zemlji i upotrebljavaju je za direktni pogon turbine koja okreće generator. „Flash“ elektrane uzimaju vruću vodu, obično temperature od 200 ˚C, iz zemlje, i omogućavajući vrenje i izviranje na površinu te razdvajajući parni dio u parno vodene faze separatorima kroz izmjenjivače topline, kuhajući organski fluid koji okreće turbinu. Kondenzirana para i ostatak geotermalne tekućine u sva tri tipa elektrane su ubačene nazad u tople stijene kako bi prikupile više topline.
Bioplin se lako može proizvesti iz trenutnih ostataka kao što su: proizvodnja papira, proizvodnja šećera, fekalija, ostataka životinja i tako dalje. Ovi različiti ostaci trebaju biti pomiješani zajedno i uz prirodnu fermentaciju proizvoditi plin metan. Ovo se može učiniti pretvorbom trenutnih fekalinih postrojenja u bioplinska postrojenja. Kad elektrana bioplina ispusti sav metan koji može, ostaci su katkad pogodniji za gnojivo nego originalna biomasa.