לאורך היסטוריה של מדינת ישראל הבטחת אספקת אנרגיה הייתה דאגה לצמרה המדינית בישראל. החל מ-1923 ועד ימינו (2021) חברת החשמל לישראל אחראית העיקרית על ייצור חשמל וסיפוק החשמל לישראל (ואף לשכנתה, רשות הפלסטינית).
גם חיפושי אחר נפט בישראל החלו במהרה. כבר ב-1947 החלו לחפש נפט באזור המושב חלץ, ואכן נמצא שם אחד משדות הנפטים הבודדים בישראל "שדה הנפט חלץ". שדה הנפט בחלץ היו משדות הנפט הבבודים שהיו בישראל, שדות נפט אחרים נמצאו בברור חיל ובאשד.
ב-1951 האשימו ארצות ערב את האמריקאים במכירת נפט סעודי לישראל חרף חרם הנפט הערבי על ישראל, המכירה בוצעה בדרך עקיפה בה הסעודים מכרו נפט למדינות במרכז אמריקה ואלו מכרו אותה לישראל ולבתי הזיקוק שבתי הזיקוק בחיפה.
ב-1965 סיפקו שדה ברור יחד עם שדה חלץ וכוכב הסמוכים 10% מתצרוכת הנפט של מדינת ישראל. בסך הכל, בישראל נמצאו כ-480 בארות נפט וגז ואף בוצעו בהן קידוחים אך רובם בסופו של יום לא הצליחו באופן מסחרי ולא היו כדאים כלכלית.
לאחר מלחמת ששת הימים השתלטה ישראל על שדות הנפט של אבו רודס ומתקני השינוע של א-טור שבדרום סיני והפיקה נפט לשימושה, תפוקת הנפט הספיקה לכמחצית מהתצרוכת הארצית. בין מלחמת ששת הימים למלחמת יום כיפור הופעל השדה על ידי חברת נתיבי נפט ובמקום אף הוקם יישוב עבור העובדים בשם "שלהבת". במלחמת יום כיפור פונו המתקנים והיישוב ולא אויש שנית. במסגרת הסכם ההפרדה משנת 1975 הוחזרו הבארות למצרים ובמסגרת הסכם השלום עם מצרים הסכימה ישראל לשלם פיצויים על הנפט שהפיקה מהשטח הכבוש.
גז טבעי.
כבר מהקמת מדינת ישראל ב-1948 הייתה תלויה האחרונה בייבוא אנרגיה ממדינות אחרות, עם זאת ב-2011 ייבאה ישראל כ-720 מיליון מטר מעוקב אך שנתיים לאחר מכן ייצרה כ-7 מילארד מטר מעקוב של גז טבעי. חלק ניכר מהגז הטבעי שיובא לישראל היה דרך קו אל עריש-אשקלון.
ב-2005 חתמה מצרים על עסקת במסגרת תספק לישראל כ-57 מילארד מטרים מעקובים של גז טבעי מדי שנה לאורך תקופה של כ-15 שנים וזאת אמצעות חברת EMG דרך צינור הגז הערבי.
התגליות של שדה הגז תמר בשנת 2009 ושדה לוויתן בשנת 2010 מול חופי ישראל היו חשובות מאוד למשק הגז הטבעי בישראל, לוויתן הוא, על-פי הגדרת משרד האנרגיה, מאגר הגז הטבעי האסטרטגי של מדינת ישראל.
חשמל.
ביולי 2015 הגיע כושר הייצור הארצי של יחידות הייצור הגדולות המיועדות להפקת חשמל לשימוש לא-עצמי לכ־15,807 מגה-וואט, כאשר כושר הייצור הארצי של חברת החשמל היה 13,617 מגה-וואט, והשאר סופק על ידי יצרנים פרטיים. בשיא הקיץ, בשל מגבלות ייצור בעת שיא הביקוש (עקב טמפרטורות חיצוניות גבוהות, המקשות על קירור טורבינות הגז ומונעות תפוקה מלאה שלהם), כושר היצור נמוך בכ־5.5% מכושר היצור הכללי ומסתכם בכ־14,800 מגה-וואט.
פחם.
במדינת ישראל שתי תחנות כוח, הממוקמות ליד חדרה ואשקלון. שתי התחנות מופעלות על ידי פחם המיובא מדרום אפריקה, קולומביה, אוסטרליה ורוסיה. נרכשת כמות שנתית של כ-13 מיליון טון פחם (ביטומיני בלבד).
ממשלת ישראל החליטה להפסיק להשתמש בפחם לייצור חשמל בישראל בשל זיהום האוויר הגבוה שהדבר גורם, ולהחליפו בגז טבעי שהשימוש בו נקי יותר משמעותית. הממשלה קבעה כי עם חיבור מאגר הגז הטבעי לווייתן למשק הישראלי וחיבור מאגרי כריש ותנין, ניתן יהיה לסגור עד לשנת 2022 מחצית מכוח הייצור של תחנת הכוח בחדרה ולהחליפה ביחידות שיונעו בגז טבעי. בהמשך להחלטה זאת הודיע משרד האנרגיה כי עד לשנת 2030 תופסק לחלוטין עבודתן של תחנות הכוח הפחמיות אורות רבין בחדרה ורוטנברג באשקלון, והן ימשיכו להוות גיבוי בלבד.
להערכת המשרד להגנת הסביבה עלות התחלואה כתוצאה מזיהום האוויר שמקורו בייצור חשמל מפחם נאמדת ב-3.6 מיליארד שקל וגובה בכל שנה את חייהם של 234 ישראלים.
אנרגיה פוטו־וולטאית.
יצרני חשמל בשיטה פוטו-וולטאית, בהיקף יצור של כ־1,400 מגה-וואט בקיץ, נכון ל־2019. ייצור זה משתנה לפי עוצמת קרינת השמש במהלך היממה ועונות השנה, ומושפע מעננות, אובך והפרעות אחרות. בקיץ, עיקר התפוקה הסולארית היא מ־8 בבוקר ועד 18:30 בערב, כאשר היא מגיעה לשיאה סביב השעה 13. מאפיין זה קרוב לחפיפה לשיא הביקוש היומי בקיץ, שמתרחש בשעות הצהרים, אך אינו מקביל לשיא הביקוש בחורף, שמתרחש בשעות הערב. לצד שדות בגודל נרחב ובינוני, ישנם שדות רבים בהיקפים קטנים של מספר קילו-וואט בודד. התעריף לשדות סולאריים הוא מסובסד (ישנה התחייבות לרכישת החשמל המיוצר בהם בתעריף מסוים), כאשר שיעור הסבסוד יורד בהדרגה במשך השנים עם ירידת מחירי הפאנלים הסולארים בעולם ועלות ההתקנה.
בתחילת 2004 הכריזה המועצה הארצית לתכנון ובניה על תוכנית מתאר להקמת תחנה סולארית, במסגרתה נבנו תחנות הכוח אשלים, בסמוך ליישוב אשלים שבשטח המועצה האזורית רמת הנגב. באתר הוקמו עד 2020 שלוש תחנות, תחנת כוח תרמו־סולארית של נגב אנרגיה בטכנולוגית שוקת פרבולית בהספק של 121 מגה־ואט שיא,תחנת כוח פוטו־וולטאית של אשלים סאן פי וי בהספק של 30 מגה־ואט שיא, ומגדל שמש שברייטסורס הקימה והפעילה יחד עם שותפותיה בהספק של 121 מגה־וואט שיא.תחנה פוטו־וולטאית נוספת בהספק 40 מגה־וואט שיא תוקם על ידי חברת פארק סולארי אשלים.בשנת 2022 צפויה להתחיל בסמוך לעיר דימונה בנייתה של תחנת כוח סולרית בשדה שאמור להיות הגדול ביותר בישראל ולהפיק כ־300 מגה ואט עם השלמת הפרויקט ב־2024.
החל מיוני 2008 מאשרת ומעדכנת רשות החשמל תקנות העוסקות בייצור חשמל על ידי מתקנים פוטו־וולטאיים. התקנות מיועדות לעידוד התקנת מערכות סולאריות ביתיות וקובעות כי יינתן תעריף הזנה מיוחד לחשמל עודף שיימכר לחברת החשמל. בתחילת התהליך נקבע תעריף של 2.04 שקל לקוט"ש. מכיוון שהחשמל נמכר לצרכנים במחיר של כחצי ש"ח לקוט"ש, היה מדובר בסבסוד של כ־1.54 ש"ח לקוט"ש. מכסות נוספות שפורסמו מאז, הציעו תעריף נמוך יותר הנובע מירידת עלויות הקמת המתקנים הסולאריים. נכון ל־2021 תעריף ההזנה המוצע הוא 48 אג' לקוט"ש. הסובסידיה הכלולה בתעריף זה היא כפולה. מחד, התעריף משתווה לתעריף שחברת החשמל גובה מלקוחות הקצה ואינו לוקח בחשבון את הוצאות חברת חשמל על הובלה והפצה. מאידך, התעריף מובטח ל־25 שנה, אף על פי שייתכן שבמהלך 25 שנים עלות ההפקה לחברת חשמל תהיה זולה בהרבה.
שיטת מימון הפרויקטים של ייצור חשמל מאנרגיה סולארית במערכות ביתיות שונה לשיטת מונה נטו. בשיטה זו, ניתן לייצר חשמל ככמות הצריכה ולהתחשבן מול חברת חשמל. ב־2019 הוטבו תנאי היצרנים הקטנים לעומת שיטת מונה נטו. כאשר יצרנים פרטיים קטנים של חשמל סולארי שאינם חברה או עוסק מורשה פטורים מפתיחת עסק עד להכנסה שנתית של 24,300 ₪. ההקלות הובילו להתעוררות של שוק המערכות הסולאריות הביתיות וניתן לראות בתים ומבנים רבים בישראל שעל גגותיהם יש מערכות סולאריות. לדוגמה, מלון אורכידאה באילת עושה שימוש בלוחות סולאריים פוטו־וולטאיים. לאספקת חשמל למלון. התעריף המובטח לשדות סולאריים מסחריים נמוך בהרבה ונקבע במתקנים גדולים על ידי מכרז.
בפברואר 2021 חברת נופר אנרגיה סיימה את העבודות להקמת המערכת הראשונה בישראל לאגירת אנרגיה סולארית וזאת בהספק כולל של כ-3.22 מגה וואט. המערכת הוקמה בניר יצחק שבנגב המערבי ועל פי הצהרת החברה צפויה להתחיל לפעול בעוד מספר חודשים.
מרכזי מחקר בתחום הסולארי.
בנגב פועלים שני מרכזי חקר בתחום האנרגיה הסולארית, הוותיק יותר הוא המרכז לחקר אנרגיית השמש בשדה בוקר שמהווה חלק מהמכון לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין של אוניברסיטת בן-גוריון. המרכז השני נמצא בפארק תעשיות רותם,והפעילות בו החלה ב־1996 בהקמת מעבדה של לייזרים שאובי שמש ומרכז שמש אסטיגמטי חדשני אשר הועבר ב־2002 לפארק סולארי בניצנה. עד 2019 פעל בפארק תעשיות רותם מגדל שמש ניסויי של ברייטסורס תעשיות ישראל, הנראה בתמונה משמאל. ב־2020 פועלות בפרק מס' חברות הזנק וכן חברת ברנמילר המפתחת שקתות סולאריות ומתקני אחסון אנרגיה ובונה שדות סולאריים במוך לפארק.
בערבה פועלים שני מרכזי מחקר בתחום האנרגיה ובפרט בתחום הסולארי. הראשון בהם הוא מרכז אימות לבחינת התכנותן של טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת בקטורה שבערבה, אשר הוקם ב־2010 על ידי החברה לאנרגיה מתחדשת אילת־אילות. בנוסף באוגוסט 2008 אישרה הממשלה את ההצעה בדבר מחקר, פיתוח טכנולוגיות וייצור חשמל בתחום אנרגיה סולארית בישראל. במסגרת התוכנית הקים משרד התמ"ת באמצעות לשכת המדען הראשי מרכז טכנולוגי לאנרגיה מתחדשת בערבה בהשקעה של 70 מיליון ש"ח על פני 5 שנים. פעילות זאת נעשית תחת חברת 'הון הטבע' והיא ממוקמת במבנה מחקר ואנרגיה מתחדשת בערבה.
אנרגיה מתחדשת.
נכון לשנת 2019, יכולת ייצור האנרגיה המתחדשת של ישראל עמדה על כ-1,500 מגה וואט, כמעט כולה בעזרת אנרגיה סולארית (כ-1,438 מגה-ואט), שאר המקורות היו אנרגיית רוח (כ-27 מגה-ווט), ביוגז (כ-25 מגה וואט), אנרגיה הידרואלקטרית (כ-7 מגה וואט) ואנרגיית ביו אחרת (כ-3 מגה-ואט בלבד).
בנוסף לאנרגיה מתחדשת, ישראל בונה תחנות כוח הפועלות בטכנולוגיית אנרגיה שאובה רב בשאיבה בהספק כולל של 800 מגה ואט.
אנרגיה גרעינית.
אף על פי שהכור הגרעיני בדימונה פועל בעזרת מים כבדים, אין בישראל תחנות כוח גרעיניות.