L'energia solare è l'energia associata alla radiazione solare e rappresenta la principale fonte di energia per la vita sulla Terra.
È la forma di energia normalmente utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, comunemente indicati come "vegetali", e in maniera indiretta, anche da altri organismi viventi, che sfruttano invece l'energia chimica ricavata dagli stessi vegetali o da altri organismi che a loro volta si nutrono di vegetali.
Può essere utilizzata direttamente a scopo energetico per produrre calore o energia elettrica con varie tipologie di impianto. Sulla Terra il valore di tale energia (a livello locale o globale, giornaliera, mensile o annuale) si può calcolare come il prodotto tra l'insolazione media, l'eliofania nell'intervallo di tempo considerato e la superficie incidente considerata.
Da un punto di vista più generale, quasi tutte le fonti di energia utilizzate dall'uomo derivano in maniera indiretta dall'energia solare.
Il ciclo dell'acqua per l'energia idroelettrica si basa sull'evaporazione dell'acqua generata dall'energia solare. I venti su cui si basa l'energia eolica sono generati da differenze di temperatura, dipendenti dalla radiazione solare. Anche l'energia che si può estrarre dalle biomasse e dai combustibili fossili deriva dall'energia proveniente dalla radiazione solare. Le uniche forme di energia che non derivano indirettamente dal sole sono l'energia geotermica, che deriva dall'energia interna del nucleo terrestre, e l'energia delle maree, derivante dal movimento della luna intorno alla terra.
Il valore dell'irraggiamento solare si può ottenere utilizzando la legge di Stefan-Boltzmann per il corpo nero (a cui si può assimilare una stella):
dove
e T è la temperatura assoluta (media) della superficie solare che è di circa 5780 K. Il calcolo fornisce il valore di per la potenza termica specifica emessa dal sole.
Quella che arriva sulla superficie della Terra è solo una minima parte di questa e si può ottenere utilizzando la legge dell'irradiazione sferica cioè moltiplicando il precedente valore per il rapporto al quadrato tra il raggio solare medio che è di circa
e la distanza media Sole-Terra che è di circa