Därför bör människor vara försiktiga med att använda dem för att bedöma vad de skall äta, sade forskare vid Stanford University.
I studien rekommenderades att företagen publicerar data som visar hur deras enheter arbetar med mätningar.
Noggrannheten hos sju handleder testades medan 60 frivilliga ombads gå, springa och cykla.
Forskare fann att sex av sju träningsredskap var bra på att uppskatta hjärtfrekvensen hos den person som bär den, med en felfrekvens under 5%.
De var Apple Watch, Fitbit Surge, Basis Peak, Microsoft Band, PulseOn och MIMI Alpha 2 - men Samsung Gear S2 hade den högsta felfrekvensen på 6,8%.
Men när det gällde att hålla koll på den energi som användes under övningen, var de fem apparater som utförde denna funktion alla långt borta.
Inte en av enheterna hade en felfrekvens under 20% - och vissa, såsom PulseOn, var mycket mer felaktiga, den amerikanska forskargruppen hittade.
Dr Euan Ashley, medförfattare till studien från institutionen för hjärt-kärlmedicin vid Stanford University, sade att allmänheten bör vara medveten om de styrkor och begränsningar av fitness apparater som bärs på handleden.
"Människor behöver veta att när det gäller energiutgifter ger de grova uppskattningar.
"Om du går till gymmet, och du tror att du har förlorat 400 kalorier, då kanske du känner att du har 400 kalorier att spela med," sade han.
Det skulle kunna vara ett problem om människor grundade sin kost på vad de trodde att de hade bränts bort, sade han.
Teknik för att mäta hjärtfrekvensen hade gått snabbt framåt under de senaste fem eller sex åren, men på energiförbrukning "det är inte riktigt där ännu", tillade han.
Det kan vara så att företag inte använder hjärtfrekvens i sina beräkningar. Det finns också en mycket stor skillnad i kalorier som förbränns mellan en person och en annan.
Tiotusen steg skulle till exempel kunna motsvara allt från 400 kilokalorier till 800 kilokalorier som gått förlorade, beroende enbart på en persons längd och vikt, sade studien.
Dr David Ellis, föreläsare i beräkning samhällsvetenskap vid Lancaster University, sade att räkna ut antalet förbrända kalorier var en knepig verksamhet och förlitade sig på många olika faktorer såsom längd, vikt, procentandel av kroppsfett, hjärtfrekvens och mer.
"Men eftersom tillverkare inte delar algoritmer [som ständigt uppdateras] används för att bestämma kalorier bränna, är det nästan omöjligt att veta exakt källan till fel i detta skede," sade han.
Fitness trackers kan ha en mycket positiv effekt på människors aktivitetsnivåer, så fullständig 100% noggrannhet kanske inte är viktigt om apparaterna uppmuntrar mer motion.
Men nyligen gjorda försök har föreslagit att bära dem inte alltid resulterar i ett positivt resultat, eller förbättra chanserna att gå ner i vikt.
Forskarna uppmanade företagen att vara mer öppna och publicera resultaten av sina egna precisionstester.
De sade att detta skulle säkerställa att allmänheten och kliniker var medvetna om apparaternas begränsningar.
Stanford-teamet har satt upp sin egen webbplats för att dela denna typ av data med andra.
De flesta fitness trackers är bra på att mäta hjärtfrekvens men dålig på att mäta kalorier förbrända, föreslår en studie.