Ķīmiskā potenciālā enerģija ir enerģija, kas tiek uzkrāta atomos un saitēs starp atomiem un var tikt atbrīvota dažādu ķīmisko reakciju rezultātā. Piemērs, ko pazīst lielākā daļa cilvēku, ir enerģija, kas izdalās, sadedzinot fosilo kurināmo, piemēram, benzīnu. Šajā gadījumā benzīna ķīmiskā potenciālā enerģija tiek atbrīvota galvenokārt siltuma veidā. Cilvēka ķermenis atbrīvo pārtikas potenciālo enerģiju, ko izmantot kā degvielu. Ķīmiskā potenciālā enerģija ir daudzos savienojumos un ķīmiskās vielās, gan dabā, gan cilvēka radītos.
Saites starp atomiem ir visas ķīmiskās potenciālās enerģijas avots. Atomiem ar ļoti spēcīgām jonu vai kovalentām saitēm ir relatīvi zema potenciālā ķīmiskā enerģija, jo ir nepieciešams liels daudzums ārējās enerģijas, lai vienkārši pārtrauktu saites. Vājākām saitēm, piemēram, van der Vāla tipa saitēm, ir lielāka potenciālā ķīmiskā enerģija, jo to pārtraukšanai nepieciešams salīdzinoši maz enerģijas.
Enerģija atbrīvojas, kad šīs saites veidojas starp atomiem, un enerģija ķīmiskajās reakcijās netiek radīta vai iznīcināta. Tas nozīmē, ka ķīmiskās reakcijas var analizēt kā matemātiskos vienādojumus. Tā kā spēcīgas saites pārraušanai nepieciešams liels enerģijas daudzums, tas nozīmē, ka tad, kad veidojas tāda pati saite, tiek atbrīvots daudz enerģijas. Pēc tās pašas loģikas, veidojoties vājai saitei, izdalās salīdzinoši maz enerģijas.
Piemēram, kad divi ūdeņraža atomi savienojas, veidojot ūdeņraža gāzes molekulu, tie veido spēcīgu saiti. Lai to paveiktu, ir nepieciešams maz ārējas enerģijas. Atomu ķīmiskā enerģija izdalās siltuma un gaismas veidā. Lai sarautu saiti starp diviem atomiem, saites pārraušanai jāpieliek tāds pats enerģijas daudzums, kāds izdalījās, kad tie savienojās. Šo enerģiju absorbēs atomi.
Mēs ikdienā sastopamies ar ķīmiskās potenciālās enerģijas atbrīvošanās mehānismiem. Gāzes dedzināšana mūsu automašīnās ir tikai viens veids. Šī enerģija tiek atbrīvota, apvienojot skābekļa molekulas ar degvielas molekulām. Skābekļa molekulas un degvielas molekulas ir saistītas ar salīdzinoši vājām saitēm. Degvielai sadedzinot, skābekļa un degvielas molekulas tiek sadalītas un rekombinējas kā oglekļa dioksīda un ūdens molekulas, kuras abas veidojas ar ļoti spēcīgām saitēm, tādējādi atbrīvojoties no liela enerģijas daudzuma. Pēc tam dzinējs šo enerģiju pārvērš kinētiskā enerģijā un izmanto transportlīdzekļa pārvietošanai.