자연계에서 일어나는 모든 현상은 에너지의 형태는 변하더라도 에너지의 총량은 언제나 일정하게 보존된다는 법칙. 공기의 저항이 없다는 것을 전제로 하고 높은 곳에서 물건을 떨어뜨리면 위치에너지는 감소하지만 운동에너지는 증가한다. 떨어지는 동안 어떤 지점에서 측정하여도 위치에너지와 운동에너지의 합은 처음과 같다. 그러나 현실에서는 떨어지는 물체와 공기간의 마찰, 지면과의 충돌에서 열이 발생한다. 열도 에너지이므로 이 모든 에너지를 총합하면 에너지의 총량은 같다. 이런 이유로 에너지 보존 법칙을 <열역학 제1법칙>이라고도 한다. 아인슈타인이 상대성이론을 통해 질량은 에너지와 같다는 것을 밝히고 파울리가 중성미자를 발견하면서 다방면에서 적용되고 있다.