Mahdollinen kemiallinen energia on materiaaliin varastoitua energiaa, joka voi vapautua kemiallisen reaktion kautta. Tämä energia voi tulla yhdistämällä atomit tai molekyylit tai hajottamalla molekyylit erilleen. Se vapautuu lämmön, valon tai molempien muodossa. Yleensä jonkinlainen liipaisin on tarpeen potentiaalisen energian vapauttamiseksi, mutta tämä laukaisu voi olla yhtä yksinkertainen kuin vain kahden materiaalin sekoittaminen yhteen, kuten erittäin reaktiivisen metallin, kaliumin, lisääminen veden kanssa, mikä johtaa erittäin voimakkaaseen reaktioon, joka vapauttaa paljon lämmöstä.
Atomien välisten sidosten muodostuminen ja katkeaminen on kaiken mahdollisen kemiallisen energian lähde. Tällaisten sidosten lujuudesta riippuen varastoidun energian määrä vaihtelee. Erittäin vahvat joukkovelkakirjat varastoivat pienen määrän energiaa ja heikot joukkovelkakirjat suurempia määriä. Vahvat sidokset ovat erittäin vakaita ja vaativat lisäenergiaa katkaistakseen, mikä tarkoittaa, että rikkoutuessa vapautuu vähemmän energiaa. Heikoilla sidoksilla on päinvastoin, joten ne tarvitsevat vähän lisäenergiaa laukaisijana suuren määrän energian katkaisemiseen ja vapauttamiseen.
Tämä mahdollisen kemiallisen energian periaate on perusta monille maailman energialähteille. Hiilivetypolttoaineet, jotka tunnetaan myös fossiilisina polttoaineina, kuten hiili, maaöljy ja sen jalostetut johdannaiset, sisältävät erittäin suuria määriä potentiaalista kemiallista energiaa. Poltettaessa näiden aineiden molekyylit yhdistetään hapen kanssa. Tämä johtaa joidenkin molekyylisidosten katkeamiseen tiettyjen atomien välillä molekyyleissä ja muiden muodostumiseen, kun happiatomit sisällytetään molekyylirakenteeseen, prosessi, joka tunnetaan hapetuksena. Tuloksena on potentiaalisen kemiallisen energian vapautuminen lämmön ja valon, mutta erityisesti lämmön muodossa, joka valjastetaan ja käytetään koneiden voimaamiseen ja muutetaan sähköksi.
Tallennettu energia ilmaistaan kansainvälisissä standardiyksiköissä (SI) megajouleina kilogrammaa kohti (Mj/kg), ja aineeseen tallennetun energian määrää suhteessa tiettyyn massaan kutsutaan energiatiheydeksi. Tämä mahdollistaa aineeseen varastoidun potentiaalisen kemiallisen energian määrän vertaamisen massaan toiseen. Tämän tyyppistä energiaa voidaan vapauttaa eri tavoin. Fossiilisten polttoaineiden osalta se vapautuu yleensä polttamalla. Aineille, kuten elintarvikkeille, se vapautuu kehon aineenvaihduntaprosessien aikana, jotka ovat kemiallisesti identtisiä polttamisen kanssa, mutta suoritetaan paljon hitaammin ja kontrolloidusti.
Räjähteet, kuten dynamiitti ja nitroglyseriini, vapauttavat potentiaalisen kemiallisen energiansa erittäin nopeasti, mikä antaa niille räjähdysominaisuudet. Useimmilla räjähteillä on suhteellisen pieni määrä potentiaalista kemiallista energiaa, jopa sokeriin verrattuna, mutta niiden kemialliset ominaisuudet mahdollistavat tämän energian vapautumisen lähes välittömästi. Esimerkiksi nitroglyseriini sisältää 6.5 Mj/kg ja raakasokeriruoko 19 Mj/kg.