月球上可利用的能源主要有太陽能和核聚變燃料。對于開發月球上的太陽能來說，由于月球表面沒有大氣，太陽輻射可以長驅直入，因此在月球白天月表太陽能輻射強烈，有豐富的太陽能；同時，月球上的白天和黑夜都相當于14個地球日，因此可沿月球緯度相差180度的位置分別建立太陽能發電廠，并采用并聯式連接，就可以獲得極其豐富而穩定的太陽能。當處在月球夜晚的太陽能電廠停止工作時，處在月球另一則的太陽能發電廠正好在白天，可以正常發電。兩個電廠不斷輪換可以保持持續發電。如果只建設一個太陽能發電廠，則在月球夜晚要使用在白天充滿電能的畜電池，或其它發電設施(如核電)。這不但解決了未來月球基地的能源供應問題，還可以用微波將能量傳輸到地球，為地球提供新的能源。
由于月球幾乎沒有大氣層，太陽風粒子可以直接注入月球表面，太陽風粒子的長期注入使月壤富含稀有氣體。在太陽風注入的稀有氣體中，最讓人們感興趣的是氦-3，因為氦-3可以與氘進行核聚變反應，并釋放出巨大的能量。目前，人類正在對受控核聚變反應開展研究，并且主要氘-氚核聚變反應開展研究。相比目前正加速發展的利用氘和氚反應的熱核聚變裝置來說，用氦-3進行核聚變反應具有比用氚作燃料有更多的優點，主要表現在：(1)在氘-氚核聚變反應過程中，伴隨核聚變能的產生，要產生大量的高能中子，而這些中子將對核反應裝置產生廣泛的放射性損傷；相反，若用氦-3作為反應物，則主要產生高能質子而不是中子，質子的穿透性遠遠低于中子，因此防護設備簡單得多，而且對環境保護更為有利；(2)氚本身具有放射性,而氦-3沒有放射性。
月壤中氦-3的資源量為未來人類開發利用月球能源提供了一種可能的途徑。由于月壤中氦-3的含量較為穩定，因此只要能夠精確探測月壤的厚度，就可以估算出月壤中氦-3的資源量。以美國“阿波羅”登月飛船和蘇聯的“月球號”自動取樣探測器采回的月樣品進行試驗分析，并以實測分析結果為參考標準計算，月壤中氦-3的資源總量可達100萬—500萬噸，而地球上可提取的氦-3只有15至20 噸。若能實現商業化利用，月壤中的氦-3可供地球能源需求達數萬年。因此，開發月壤中豐富的氦-3資源，對人類未來能源的可持續發展具有重要而深遠的意義。(來源：《月球科學概論》)
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