Lebewesen brauchen Energie, um zu wachsen, zu atmen, sich zu vermehren und sich zu bewegen. Energie kann nicht aus dem Nichts erzeugt werden, daher muss sie durch das Ökosystem übertragen werden. Die primäre Energiequelle für fast jedes Ökosystem auf der Erde ist die Sonne. Primärproduzenten verwenden Energie von der Sonne, um ihre eigene Nahrung in Form von Glukose zu produzieren, und dann werden Primärproduzenten von Primärverbrauchern gegessen, die wiederum von Sekundärverbrauchern gegessen werden, und so weiter, so dass Energie von einer trophischen Ebene oder Ebene der Nahrungskette zur nächsten fließt. Der einfachste Weg, diesen Energiefluss zu demonstrieren, ist mit einer Nahrungskette. Jedes Glied in der Kette repräsentiert eine neue trophische Ebene, und die Pfeile zeigen, dass Energie entlang der Kette weitergegeben wird. Am Ende einer Nahrungskette steht immer der Primärproduzent. In terrestrischen Ökosystemen sind die meisten Primärproduzenten Pflanzen, und in marinen Ökosystemen sind die meisten Primärproduzenten Phytoplankton. Beide produzieren die meisten Nährstoffe und Energie, die benötigt werden, um den Rest der Nahrungskette in ihren jeweiligen Ökosystemen zu unterstützen.
Die gesamte Biomasse, die von Primärproduzenten erzeugt wird, wird als Bruttoprimärproduktivität bezeichnet. Die Netto-Primärproduktivität ist das, was übrig bleibt, nachdem der Primärproduzent die Energie verbraucht hat, die er für die Atmung benötigt. Dies ist der Teil, der zur Verfügung steht, um von den Primärverbrauchern konsumiert und die Nahrungskette weitergegeben zu werden. In terrestrischen Ökosystemen ist die Primärproduktivität an warmen, feuchten Orten mit viel Sonnenlicht wie tropischen Waldregionen am höchsten. Im Gegensatz dazu haben Wüsten die niedrigste Primärproduktivität. In marinen Ökosystemen ist die Primärproduktivität in flachen, nährstoffreichen Gewässern wie Korallenriffen und Algenbetten am höchsten.
Um den Energiefluss durch Ökosysteme zu zeigen, werden Nahrungsketten manchmal als Energiepyramiden gezeichnet. Jede Stufe der Pyramide repräsentiert eine andere trophische Ebene, beginnend mit den Primärproduzenten unten. Die Breite jedes Schrittes repräsentiert die Geschwindigkeit des Energieflusses durch jede trophische Ebene. Die Stufen werden weiter oben in der Pyramide kleiner, weil ein Teil dieser Energie in eine Form umgewandelt wird, die vom Organismus auf der nächsthöheren Stufe in der Nahrungskette nicht verbraucht werden kann. Dies geschieht auf jeder Stufe der Pyramide.
Nicht die gesamte Energie, die in einer trophischen Ebene erzeugt oder verbraucht wird, steht den Organismen in der nächsthöheren trophischen Ebene zur Verfügung. Auf jeder Ebene wird ein Teil der verbrauchten Biomasse als Abfall ausgeschieden, ein Teil der Energie wird während der Atmung in Wärme umgewandelt (und steht daher nicht zum Verzehr zur Verfügung), und einige Pflanzen und Tiere sterben, ohne gefressen zu werden (was bedeutet, dass ihre Biomasse nicht an den nächsten Verbraucher weitergegeben wird). Der Abfall und die tote Materie werden durch Zersetzer abgebaut und die Nährstoffe werden in den Boden zurückgeführt, um wieder von Pflanzen aufgenommen zu werden, aber der größte Teil der Energie wird während dieses Prozesses in Wärme umgewandelt. Im Durchschnitt werden nur etwa 10 Prozent der Energie, die als Biomasse in einer trophischen Ebene gespeichert ist, von einer Ebene zur nächsten weitergegeben. Dies wird als „10-Prozent-Regel“ bezeichnet und begrenzt die Anzahl der trophischen Ebenen, die ein Ökosystem unterstützen kann.