Quá trình Penrose (còn gọi là cơ chế Penrose) được Roger Penrose đưa ra giả thuyết như một phương diện mà năng lượng có thể được chiết xuất từ một lỗ đen đang quay. Sự khai thác đó có thể xảy ra nếu năng lượng quay của lỗ đen không nằm bên trong chân trời sự kiện mà nằm bên ngoài vùng không thời gian Kerr, và vùng ấy được gọi là vũ trụ trong đó bất kỳ hạt nào được đẩy bởi không thời gian đang quay (quanh hố đen). Tất cả các đối tượng trong vùng sinh công trở nên bị kéo theo bởi một không thời gian quay. Trong quá trình này, một khối vật chất đi vào vùng sản công được chia thành hai phần. Ví dụ, vật chất có thể được tạo thành từ hai phần tách rời nhau bằng cách bắn một quả nổ hoặc tên lửa đẩy hai nửa của nó ra xa nhau. Động lượng của hai mảnh vật chất khi chúng tách ra có thể được sắp xếp để một mảnh thoát ra khỏi lỗ đen ("thoát đến vô cùng"), trong khi mảnh kia rơi qua chân trời sự kiện vào lỗ đen. Với sự sắp xếp cẩn thận, mảnh vật chất thoát ra có thể có năng lượng khối lượng lớn hơn mảnh vật chất ban đầu, và mảnh vật chất bị rơi xuống hó đen thì nhận được năng lượng âm. Mặc dù động lượng được bảo toàn nhưng hiệu ứng là có thể khai thác nhiều năng lượng hơn so với mức ban đầu, sự khác biệt được cung cấp bởi chính lỗ đen. Tóm lại, quá trình này làm giảm một chút mômen động lượng của lỗ đen và truyền năng lượng áy cho vật chất. Động lượng bị mất được chuyển thành năng lượng trích xuất. Mức năng lượng tối đa có thể đạt được đối với một hạt thông qua quá trình này là 20,7% trong trường hợp một lỗ đen không tích điện. Quá trình tuân theo định luật nhiệt động lực học của lỗ đen. Hệ quả của các định luật này là nếu quá trình này được thực hiện lặp đi lặp lại, lỗ đen cuối cùng có thể mất toàn bộ mômen động lượng của nó, trở thành không quay, tức là một Mêtric Schwarzschild. Trong trường hợp này, năng lượng tối đa lý thuyết có thể được chiết xuất từ một lỗ đen không tích điện là 29% khối lượng ban đầu của nó. Hiệu suất lớn hơn có thể do các lỗ đen quay tích điện. Năm 1971, nhà vật lý lý thuyết Yakov Zeldovich đã lặp lại ý tưởng quay từ một lỗ đen đang quay sang một vật hấp thụ quay như một hình trụ kim loại, và cơ chế đó đã được thực nghiệm xác minh vào năm 2020 trong trường hợp sóng âm..