Bioenergetyka – nauka biologiczna z pogranicza biochemii i biofizyki, obejmująca badania przemian energii zachodzących w żywych organizmach i ekosystemach. Z punktu widzenia bioenergetyki, żywy organizm jest otwartym, nieodwracalnym układem termodynamicznym, który zachowuje swoją formę i reprodukuje się dzięki pobieraniu energii ze środowiska. Najważniejszym źródłem energii dla biosfery jest promieniowanie pochodzące ze Słońca, którego energia wiązana jest przez producentów podczas fotosyntezy, a następnie może zostać wykorzystana przez inne organizmy, umożliwiając im wykonywanie różnorodnych form pracy biologicznej, takich jak biosynteza materiałów budulcowych ich komórek, transport substancji w kierunku przeciwnym niż gradient stężeń, ruch, wreszcie reprodukcja. Użyteczna biologiczne energia zgromadzona jest w postaci węglowodanów, tłuszczy i białek, uwalnia się na drodze utleniania biologicznego w procesie oddychania komórkowego. Podczas przemian energetycznych zachodzących w organizmach żywych, zgodnie z zasadami termodynamiki, następują straty energii w postaci ciepła. W ostatecznym rozrachunku energia związana dzięki procesowi fotosyntezy przez producentów rozprasza się na kolejnych, wyższych poziomach troficznych.