Una superficie di energia potenziale è generalmente utilizzata nell'ambito dell'approssimazione adiabatica (o di Born-Oppenheimer), in meccanica quantistica e meccanica statistica, per creare modelli per le reazioni chimiche e le interazioni in semplici sistemi chimici e fisici. Il termine "(iper)superficie" deriva dal fatto che l'energia totale di un sistema atomico può essere rappresentata come una curva o una superficie (multidimensionale), con le posizioni atomiche che rappresentano le variabili. La migliore visualizzazione più pratica sarebbe quella di pensare a un paesaggio, dove gli spostamenti nord-sud ed est-ovest sono due variabili indipendenti (l'equivalente di due parametri geometrici della molecola), e l'altezza del terreno in un dato punto sarebbe l'energia associata a un dato valore di tali variabili.
Oltre il suo significato in chimica e fisica, le superfici di energia potenziale possono essere associate a una funzione di costo per minimizzare la funzione stessa.