Vaihtoehtoiset energialähteet ovat peräisin lähteistä, jotka eivät kuluta luonnonvaroja eivätkä vahingoita ympäristöä. Ne ovat vaihtoehtoja fossiilisille polttoaineille, ydinvoimalle ja laajamittaiselle vesivoimalle, jotka kaikki ovat palamattomia energialähteitä, joilla on vaihteleva haittavaikutus ympäristöön. Silti ei ole olemassa vaihtoehtoisia energialähteitä, jotka ovat kaupallisesti kannattavia kuin öljy, jotka ovat kivihiilen ohella tärkeimmät fossiilisten polttoaineiden tyypit.
Kun harkitaan vaihtoehtoja fossiilisille polttoaineille, useimmat ihmiset ajattelevat aurinkoenergiaa, joka on jokin useista eri menetelmistä, joita käytetään auringosta tulevan energian hyödyntämiseen. Ensisijainen menetelmä auringonvalon muuttamiseksi sähköksi on aurinkokennojen käyttö, jotka on järjestetty aurinkopaneeleille siten, että suurin osa auringonvalosta imeytyy ja muuttuu sähköksi. Tällä hetkellä suurin ongelma aurinkovoimalla on hinta, koska aurinkokennot ja paneelit voivat olla erittäin kalliita.
Toinen vaihtoehtoinen energialähde on tuulienergia, joka käyttää suuria turbiineja tuulen muuntamiseen sähköksi. Monet näistä turbiineista voidaan sijoittaa paikkoihin, joissa tuuli on runsasta, ja tuulipuistot voidaan liittää sähköverkkoon, johon ne tuottavat sähköä. Tuulimyllyä voidaan käyttää myös tuulienergian hyödyntämiseen, mutta sen sijaan, että se muuttaisi tuulen sähköksi, se muuttaa tuulen suoraan mekaaniseksi liikeksi työn tekemiseksi.
Jotkut vaihtoehtoiset energialähteet saavat energiaa maallisista lähteistä, kuten geoterminen energia, vuorovesi ja biomassa. Maalämpö saadaan maapallon lämmönlähteistä, kuten luonnongeysereistä, ja se muuntaa tämän lämmön sähköksi. Voiman hyödyntäminen meressä olevista aalloista ja muista planeetan vesistöistä tunnetaan vuorovesivoimana. Biomassaenergiaa saadaan kasveista ja eläimistä peräisin olevasta orgaanisesta materiaalista, ja se tunnetaan yleisemmin uusiutuvana energianlähteenä, koska se muodostaa jätesivutuotteen. Kaikkia näitä vaihtoehtoisia energialähteitä on tutkittava perusteellisesti, jos joku niistä aikoo koskaan korvata fossiiliset polttoaineet ensisijaisina energialähteinä kaikkialla maailmassa.