พลังงานศักย์ทางเคมีคือพลังงานที่ถูกเก็บไว้ในอะตอมและพันธะระหว่างอะตอมและสามารถปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ตัวอย่างที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคยคือพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นน้ำมันเบนซินถูกเผาไหม้ ในตัวอย่างนี้พลังงานศักย์เคมีของน้ำมันเบนซินส่วนใหญ่จะปล่อยออกมาเป็นความร้อน ร่างกายมนุษย์ปล่อยพลังงานศักย์เคมีของอาหารเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง พลังงานศักย์เคมีมีอยู่ในสารประกอบและสารเคมีมากมายทั้งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น
พันธะระหว่างอะตอมเป็นแหล่งของพลังงานศักย์เคมีทั้งหมด อะตอมที่มีพันธะที่แรงมากของอิออนหรือโควาเลนต์นั้นมีพลังงานเคมีค่อนข้างต่ำเนื่องจากมันต้องการพลังงานจากภายนอกจำนวนมากเพื่อทำลายพันธะ พันธบัตรที่อ่อนแอกว่าเช่นประเภท van der Waal มีพลังงานเคมีที่มีศักยภาพมากขึ้นเนื่องจากต้องการพลังงานแตกหักน้อย
พลังงานจะถูกปล่อยออกมาเมื่อพันธะเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างอะตอมและพลังงานในปฏิกิริยาเคมีจะไม่ถูกสร้างหรือทำลาย ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาเคมีอาจถูกวิเคราะห์เช่นสมการทางคณิตศาสตร์ เนื่องจากพันธะที่แข็งแรงต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการแตกหักจึงต้องหมายความว่าเมื่อพันธะรูปแบบเดียวกันนั้นปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก ด้วยตรรกะเดียวกันเมื่อพันธะที่อ่อนแอก่อตัวขึ้นพลังงานที่ปล่อยออกมาค่อนข้างน้อย
ตัวอย่างเช่นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนสองพันธะสร้างโมเลกุลก๊าซไฮโดรเจนพวกมันจะเกิดพันธะที่แข็งแรง สิ่งนี้ต้องใช้พลังงานจากภายนอกเล็กน้อยเพื่อให้บรรลุ พลังงานเคมีของอะตอมถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนและแสงสว่าง ในการที่จะทำลายพันธะระหว่างอะตอมทั้งสองนั้นจะต้องใช้พลังงานปริมาณเท่ากันที่ปล่อยออกมาเมื่อถูกพันธะ พลังงานนี้จะถูกดูดซับโดยอะตอม
เราพบกับกลไกของการปลดปล่อยพลังงานศักย์สารเคมีทุกวัน การเผาไหม้ก๊าซในรถยนต์ของเราเป็นเพียงทางเดียว วิธีที่พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาคือการรวมกันของโมเลกุลออกซิเจนกับโมเลกุลของเชื้อเพลิง โมเลกุลออกซิเจนและโมเลกุลเชื้อเพลิงนั้นผูกพันกับพันธะที่ค่อนข้างอ่อนแอ เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้โมเลกุลออกซิเจนและเชื้อเพลิงจะแตกตัวและรวมตัวกันอีกครั้งในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลของน้ำซึ่งเกิดขึ้นจากพันธะที่แข็งแรงมากดังนั้นพลังงานจำนวนมากจึงถูกปลดปล่อยออกมา พลังงานนี้จะถูกแปลงโดยเครื่องยนต์ให้เป็นพลังงานจลน์และใช้ในการเคลื่อนย้ายยานพาหนะ
