Sử dụng năng lượng hiệu quả (thường được gọi ngắn gọn là hiệu quả năng lượng) là mục tiêu của những nỗ lực nhằm giảm năng lượng cần thiết cung cấp cho các sản phẩm và dịch vụ. Ví dụ, việc cách nhiệt một công trình cho phép công trình đó sử dụng ít năng lượng hơn để sưởi ấm và làm mát mà vẫn duy trì nhiệt độ thoải mái. Lắp đặt đèn huỳnh quang hoặc cửa sổ mái lấy sáng tự nhiên góp phần làm giảm năng lượng cần thiết mà vẫn đạt được cùng một mức độ chiếu sáng so với sử dụng ánh sáng từ bóng đèn sợi đốt truyền thống. Đèn huỳnh quang tiết kiệm điện tiêu thụ ít hơn 2/3 năng lượng và có thể có tuổi thọ lâu hơn gấp 6 đến 10 lần so với đèn sợi đốt. Những cải tiến việc sử dụng năng lượng hiệu quả thường đạt được chủ yếu thông qua việc áp dụng công nghệ tiên tiến hoặc những quá trình sản xuất hiệu quả hơn. Có nhiều lý do khác nhau để cải thiện hiệu quả năng lượng. Giảm sử dụng năng lượng góp phần làm giảm giá thành năng lượng và có thể tiết kiệm chi phí tài chính cho người tiêu thụ. Điều này đúng khi năng lượng tiết kiệm được có khả năng bù lại những chi phí phát sinh khác trong quá trình lắp đặt công nghệ hiệu quả năng lượng. Giảm sử dụng năng lượng cũng được xem là một giải pháp chính cho vấn đề giảm thải khí nhà kính. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, cải thiện hiệu quả năng lượng trong các tòa nhà, quy trình công nghiệp và giao thông vận tải có thể làm giảm khoảng 1/3 nhu cầu năng lượng thế giới vào năm 2050, đồng thời giúp kiểm soát việc thải khí nhà kính toàn cầu. Hiệu quả năng lượng và năng lượng tái tạo được cho là những trụ cột song sinh của chính sách năng lượng bền vững. Tại nhiều quốc gia, hiệu quả năng lượng cũng được đánh giá là mang lại lợi ích an ninh quốc gia vì có thể sử dụng để làm giảm mức nhập khẩu năng lượng từ nước ngoài và làm góp phần làm giảm tốc độ cạn kiệt các nguồn năng lượng trong nước.