旧称“能量守恒和转化定律”。自然科学中最重要的普遍定律之一。可表述为：在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中，不论发生什么变化或过程，能量的形态可以发生转换，但能量的总和恒保持不变。非孤立系统与外界可以发生能量交换，它的能量会有改变，但它增加(或减少)的能量值一定等于外界减少(或增加)的能量值，从整体看来，能量之和仍然不变。定律表明，由于物质运动不能创生或消灭，作为物质运动一般量度的能量也不能创生或消灭；能量只能在各部分物质之间进行传递，或从一种形态转换为另一种形态。由法国哲学家笛卡儿、德国化学家迈尔和物理学家赫尔姆霍茨、英国物理学家焦耳以及格罗沃（William Robert Grove, 1811—1896）等论证和发展，得到恩格斯高度评价，同细胞学说和进化论被称为19世纪自然科学三大发现。