质能方程即描述质量与能量之间的当量关系的方程。质能方程的公式为E=mc²。
在经典物理学中，质量和能量是两个完全不同的概念，它们之间没有确定的当量关系。在狭义相对论中，能量概念有了推广，质量和能量有确定的当量关系，物体的质量为m，则相应的能量为 E=mc²。E表示能量，m代表质量，而c则表示光速。由爱因斯坦提出。该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算。这个等式源于爱因斯坦对于物体惯性和它自身能量关系的研究。研究的著名结论就是物体质量实际上就是它自身能量的量度。为了便于理解此关系的重要性，可以比较一下电磁力和引力。电磁学理论认为，能量包含于与力相关而与电荷无关的电场和磁场中。在万有引力理论中，能量包含于物质本身。因此物质质量能够使时空扭曲，但电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用的粒子却不能，这并不是偶然的。
这个方程对于原子弹的发展是关键性的。通过测量不同原子核的质量和那个数量的独立质子和中子的质量和的差，可以得到原子核所包含的结合能的估计值。这不仅显示可能通过轻核的核聚变和重核的核裂变释放这个结合能，也可用于估算会释放的结合能的量。
