根据效率的普遍定义，能源利用率可用下式计算：

能源利用率=产品能/支付能

产品能和支付能可以是功、冷能、热能、电能、内能以及化学能等。

能源利用率的取值在0～1，最大不能超过1，这也是永动机不可能存在的原因。能源利用率越高，代表过程（系统或设备）能量利用程度越高。

能源学科中的能源利用率一般分为系统能源利用率和设备能源利用率。

例如，燃气-蒸汽联合循环发电系统能源利用率。评价燃气-蒸汽联合循环发电系统能量利用程度的指标，可由下式计算：

式中为燃气轮机循环发电量；为蒸汽朗肯循环发电量；为燃料质量；为燃料高位热值。

冷热电三联产系统能源利用率。评价三联产系统能量利用程度的指标，可由下式计算：

式中为系统产生的冷量；为提供的热量；为系统发电量；为输入系统的燃料化学能。

再如，化工-动力多联产系统能量利用率。评价化工-动力多联产系统能量利用程度的指标，由下式计算：

式中为化工产品的质量；为单位质量化工产品的化学能；为产生的电能；为输入系统的化学能；为提供给系统的热量。

例如，压气机能源利用率（压气机效率）。评价压气机能量利用程度的指标，由下式计算：

式中为气体工质的内能增量；为输入压气机的机械功。

又如，换热器能量利用率（换热效率）。评价换热器传热性能的指标，由下式计算：

式中为换热器输入热量；为进入换热器热量。

能源利用效率是评价过程（系统或设备）热力学性能的重要指标，通过了解能源利用效率可以评估系统或系统中组件的能耗情况，进而采取相应措施以实现节能目标。