แหล่งพลังงานทางเลือกมาจากแหล่งที่ไม่ใช้ทรัพยากรธรรมชาติและไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม พวกมันเป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลพลังงานนิวเคลียร์และพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ซึ่งล้วน แต่เป็นแหล่งพลังงานที่ใช้พลังงานได้หมดซึ่งมีผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหลายระดับ ยังไม่มีแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพเชิงพาณิชย์เช่นเดียวกับน้ำมันซึ่งพร้อมกับถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลประเภทหลัก
เมื่อพิจารณาทางเลือกเกี่ยวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลคนส่วนใหญ่คิดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นวิธีการต่าง ๆ ที่ใช้ในการควบคุมพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์ วิธีการหลักที่ใช้ในการแปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าคือการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งจัดเรียงไว้บนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในลักษณะที่แสงแดดดูดซับปริมาณมากที่สุดและเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของพลังงานแสงอาทิตย์คือค่าใช้จ่ายเนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์อาจมีราคาแพงมาก
แหล่งพลังงานทางเลือกอีกแหล่งหนึ่งคือพลังงานลมซึ่งใช้กังหันขนาดใหญ่เพื่อเปลี่ยนลมเป็นไฟฟ้า กังหันจำนวนมากสามารถวางในตำแหน่งที่ลมมีมากและฟาร์มกังหันลมสามารถเชื่อมต่อกับกริดพลังงานที่พวกเขามีส่วนร่วมในการผลิตไฟฟ้า กังหันลมสามารถใช้ในการควบคุมพลังงานลม แต่แทนที่จะเปลี่ยนลมให้เป็นไฟฟ้ามันจะแปลงลมให้เป็นกลไกทางกลโดยตรงเพื่อทำงาน
แหล่งพลังงานทางเลือกบางแห่งได้รับพลังงานจากแหล่งทางโลกเช่นเดียวกับในพลังงานความร้อนใต้พิภพพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานความร้อนใต้พิภพมาจากแหล่งความร้อนภายในโลกเช่นกีย์เซอร์ธรรมชาติและแปลงความร้อนนี้เป็นพลังงานไฟฟ้า การควบคุมพลังงานจากคลื่นในมหาสมุทรและแหล่งน้ำอื่น ๆ บนโลกนี้เรียกว่าพลังคลื่น พลังงานชีวมวลนั้นได้มาจากวัสดุอินทรีย์ที่มาจากพืชและสัตว์และเป็นที่รู้กันทั่วไปว่าเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนเนื่องจากมันสร้างขยะที่เป็นผลพลอยได้ แหล่งพลังงานทางเลือกเหล่านี้ทั้งหมดจะต้องทำการวิจัยอย่างมากหากมีแหล่งใดที่จะเปลี่ยนเชื้อเพลิงฟอสซิลให้เป็นแหล่งพลังงานหลักทั่วโลก
