Una fuente de energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Consiste en la energía contenida en los combustibles crudos, la energía solar, la eólica, la geotérmica y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema. Si no es utilizable directamente, debe ser transformada en una fuente de energía secundaria (electricidad, calor, etc.).[1]​.

En la industria energética se distinguen diferentes etapas: la producción de energía primaria, su almacenamiento y transporte en forma de energía secundaria, y su consumo como energía final.

Así, por ejemplo, la energía mecánica de un salto de agua es transformada en electricidad y al llegar al usuario final ésta puede ser empleada para diferentes usos (iluminación, producción de frío y calor, etc). A nivel del usuario todas las formas de energía son, pues, sustituibles. Esta serie de transformaciones implican una cadena energética concreta, como por ejemplo la que se da en la cadena petrolífera: extracción, transporte, refinado y distribución. Cada transformación se caracteriza por su rendimiento "Rendimiento (física)"), siempre inferior a 1 debido a las pérdidas inherentes al proceso.

El concepto se utiliza especialmente en estadística energética") en el transcurso de la compilación de balances energéticos"). Sin embargo, se suele identificar con energía primaria la energía que resulta de la primera transformación (como por ejemplo el calor nuclear, la electricidad eólica o hidráulica) y como energía final la que llega finalmente al usuario (en el contador) pues son para las que se dispone de datos.

La CEPAL, en el documento "Sostenibilidad energética en América Latina y el Caribe: El aporte de las fuentes renovables"[2]​ define la Energía primaria como:.

Debe diferenciarse entre disponibilidad potencial y disponibilidad efectiva. Así, por ejemplo, una determinada cuenca hidrográfica tiene, por sus características físicas y la precipitación pluviométrica sobre ésta, un determinado potencial hidroeléctrico, pero si no se construye una central hidroeléctrica, esa energía no podrá ser aprovechada.

El considerar la hidroelectricidad como energía primaria es una convención, ya que en realidad lo que se dispone en una central hidroeléctrica es una energía mecánica que se transforma en electricidad a través de una modificación física. Lo mismo puede decirse de la energía nuclear, en la que los materiales radioactivos producen calor que luego es transformado en electricidad mediante turbinas y generadores, a través de procesos físicos como la evaporación del agua.