Die Windenergie ist eine der ältesten natürlichen Energiequellen. Seit dem 1. Jahrtausend v. Chr. waren Windmühlen bekannt, die mechanische Energie erzeugten und z. B. einen Mühlstein antrieben. Windmühlenflügel arbeiten nach dem Prinzip des Segels mit niedrigen Anlaufgeschwindigkeiten. Heute werden Rotoren und Propeller großer Abmessungen gebaut, die nach dem Tragflügelprinzip funktionieren. Durch die von den Rotorblättern überstrichene Kreisfläche strömt die Luft und wird dabei abgebremst. Der Rotor treibt über Welle und Getriebe einen Generator an. Nach dem Betz'schen Gesetz kann eine Windkraftanlage theoretisch maximal 16/27 (oder 59,3%) der kinetischen Energie der Luftströmung in Rotationsenergie umwandeln.
Windkraftwerke zur Erzeugung elektrischer Energie können als kleinere Anlagen (bis 100 Kilowatt (kW)) entlegene Gebiete dezentral mit Energie versorgen, aber auch mit einer Leistung von mehreren 100 Kilowatt bis in den Megawattbereich Strom in Versorgungsnetze einspeisen.
Für den sinnvollen Einsatz von Windkraftwerken sollte die Windgeschwindigkeit 10 m über dem Boden 5 m/s ( = 18 km/h) überschreiten. Dies ist in Deutschland in den Küstengebieten sowie windbegünstigten Lagen der Mittelgebirge und Alpen der Fall. Neben Rotoren mit horizontaler Achse, wie sie in Windrädern und Windkraftwerken meist gebraucht werden, gibt es auch Energiekonverter mit vertikaler Achse wie den Darrieus-Rotor. Seine Leistung ist unabhängig von der Windrichtung, er benötigt zum Anlaufen aber eine höhere Windgeschwindigkeit.
