交换能量，而合成的较大系统不随时间改变，这个较大系统的能量就会守恆。由于任何时变系统都可以放在一个较大的非时变系统中，因此可以借由适当的重新定义能量来达到能量的守恆。对于平坦时空下的物理理论，由于量子力学允许短时间内的不守恆（例如正-反粒子对），所以在量子力学中并不遵守能量守恆，而在狭义相对论中能量守恆定律会转换为质能守恆定律。
相对论.在爱因斯坦发现的狭义相对论中，能量是四维动量中的一个分量。一封闭系统若在任意惯性参考系下观测，这个向量的每一个分量（其中一个是能量，另外三个是动量