在自然界中能量的形式多种多样，如光能、热能、电能、机械能和化学能等。在生命体系中，只有化学能可以被直接作为用来做功的能源，而其他形式的能量则是起激发生物体做功的作用。例如，它们可以分别激发动物的平衡感觉、视觉、温觉、痛觉和味觉等。提供给生物体做功的化学能，可以来自因水解等化学反应而造成生物分子化学键断裂产生的能量，也可以来自因离子浓度梯度变化而得到的能量。
对生物体来说，储藏在化学键中的能量是一种重要的自由能。所谓自由能，就是能够用来做功的能量。食物中的自由能有相当一部分是以热的形式散发出去，这些热不能再被用来做功。不管怎么说，所有形式的能量最终都要转化为热能，因此能量的测度通常采用热的单位，如千焦（kJ）、千卡（kcal）。生物分子中化学键能的大小与许多因素有关，其中主要的因素是被键连接在一起的原子间电负性差异(如表)。具有较小键能的键容易被破坏，即这种键本身较弱、较不稳定。在每一生物化学反应中都以ΔG0’表示特定的标准自由能变化，“+”号表示能量并未丧失而是储藏在产物中，“-”号表示能量从反应系统中释放出来。
化学键能指1.01*10^5Pa和25摄氏度下（常温常压下），将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需要的能量（单位为KJ.mol-1）键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。
（注：键能大小并不能被用于表示物质能量多少，而只表示物质与达到活泼态时自由能之差）
表 某些化学键的平均键能
化学键 平均键能 4.2kJ/mol(kcal/mol)
C-H 98
O-H 110
C-C 80
C-O 78
H-N 103
C-N 65
O＝O 116 (2ⅹ58)
C＝O 187 (CO2中 2ⅹ93.5）
C＝C 145 (2ⅹ72.5)