ในการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ ดาราศาสตร์ และกลศาสตร์ท้องฟ้า พลังงานมืด (อังกฤษ: Dark energy) คือพลังงานในสมมุติฐานที่แผ่อยู่ทั่วไปในอวกาศและมีแนวโน้มจะเพิ่มสูงขึ้นตามอัตราการขยายตัวของเอกภพ[1] พลังงานมืดเป็นวิธีที่นิยมมากที่สุดในการใช้อธิบายถึงผลสังเกตการณ์และการทดลองมากมายอันแสดงถึงลักษณะที่เอกภพปรากฏตัวอยู่ในลักษณะการขยายตัวออกอย่างมีอัตราเร่ง ในแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา มีพลังงานมืดอยู่ในเอกภพปัจจุบันเป็นจำนวน 74%ของมวล-พลังงานรวมทั้งหมดในเอกภพ[2]รูปแบบของพลังงานมืดที่นำเสนอกันมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ ค่าคงที่จักรวาลวิทยา (cosmological constant) อันเป็นค่าความหนาแน่นพลังงาน "คงที่" ที่แผ่อยู่ในอวกาศอย่างสม่ำเสมอ[3] กับทฤษฎีสนามสเกลาร์ (Scalar field theory) เช่นควินเตสเซนส์หรือโมดูลิ อันเป็นปริมาณที่มีการ "เปลี่ยนแปลง" โดยความหนาแน่นของพลังงานแปรเปลี่ยนไปตามกาลและอวกาศ ส่วนหนึ่งของสนามสเกลาร์ที่มีค่าคงที่ในอวกาศนั้นถูกรวมอยู่ในค่าคงที่จักรวาลวิทยาด้วย ในทางกายภาพแล้ว ค่าคงที่จักรวาลวิทยาจะมีค่าเทียบเท่ากับพลังงานสุญญากาศ (vacuum energy) การแยกแยะการเปลี่ยนแปลงของสนามสเกลาร์ในอวกาศออกจากค่าคงที่จักรวาลวิทยาทำได้ค่อนข้างยาก เพราะการเปลี่ยนแปลงนั้นอาจเป็นไปอย่างช้ามากๆการตรวจวัดการขยายตัวของเอกภพอย่างละเอียดแม่นยำสูง เป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องใช้เพื่อทำความเข้าใจว่า เหตุใดอัตราการขยายตัวของเอกภพจึงเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเวลาผ่านไป ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป การเปลี่ยนแปลงของอัตราการขยายตัวสามารถระบุพารามิเตอร์ได้โดยอาศัย Equation of state ของจักรวาล การตรวจวัด Equation of state ของพลังงานมืดเป็นหนึ่งในความพยายามยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์ในการเฝ้าสังเกตการณ์เอกภพในปัจจุบันการนำค่าคงที่จักรวาลวิทยาบวกเข้าไปใน มาตรวัด FLRW มาตรฐานของจักรวาลวิทยา นำไปสู่แบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม ซึ่งถูกอ้างอิงว่าเป็น "แบบจำลองมาตรฐาน" ของจักรวาลวิทยา เพราะความสอดคล้องอย่างยิ่งของผลการคำนวณกับผลสังเกตการณ์ พลังงานมืดเป็นส่วนประกอบสำคัญยิ่งในความพยายามเมื่อไม่นานมานี้ในการสร้างแบบจำลองวงกลม (Cyclic model) สำหรับเอกภพ[4]