Seit gut 20 Jahren ist es ein zentrales Anliegen der Stadt Gelsenkirchen, die Nutzung Erneuerbarer Energien zu fördern und auszubauen, da fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl und Gas nicht unbegrenzt verfügbar sind und zudem die Nutzung dieser Brennstoffe die Umwelt belasten. Als erneuerbare Energien gelten die Energiequellen, die unendlich zur Verfügung stehen oder sich relativ schnell erneuern. Darunter fallen Solarenergie, Wasserkraft, Windenergie, Biomasse in Form nachwachsender Rohstoffe (z.B. Holz) oder Erd- und Umweltwärme. Allerdings sind nicht alle Erneuerbare Energien überall auf der Welt oder im Land gleichermaßen gut nutzbar. Eine wirtschaftliche Nutzung der Wasserkraft ist in Gelsenkirchen zum Beispiel nicht möglich.
Die Sonne gilt als die größte regenerative Energiequelle. Die Sonnenstrahlung, welche die Erdoberfläche erreicht, kann auf verschiedene Weise in Wärme oder Strom umgewandelt werden. Die gebräuchlichste Technik sind Solarthermieanlagen zur Wärmeerzeugung und Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung.
In der Solarstadt Gelsenkirchen wird seit über 20 Jahren besonderer Wert auf die Nutzung von Solarenergie gelegt: Am Wissenschaftspark, an der Veltins Arena, auf dem Solarbunker am Schalker Verein oder in den Solar- und Klimaschutzsiedlungen sowie auf vielen Privathäusern sind Solaranlagen im Stadtbild zu sehen.
Gemeinsam mit den Mitgliedern des Solarstadtvereins (nun Klimabündnis Gelsenkirchen-Herten) wurde 2008 das bundesweit zweite Solardachkataster aufgestellt und die Kampagne SolarGEdacht ins Leben gerufen.
Insgesamt wird in Gelsenkirchen schon mit fast 800 Photovoltaikanlagen klimafreundlich Strom erzeugt. Darüber hinaus nutzen rund 6 Prozent der Ein- und Zweifamilienhäuser in Gelsenkirchen die Solarenergie für die Heizung und Warmwasser.
Die Nutzung von Windenergie durch Windkraftanlagen (Windräder) geschieht vorwiegend im ländlichen Raum, da dort bessere Bedingungen (Windhöffigkeit, ausreichender Platzbedarf usw.) herrschen. Ein geeigneter Standort in Gelsenkirchen konnte jedoch gefunden werden: Seit Ende 2010 sind auf der Halde Scholven zwei Windkraftanlagen im Betrieb.
Biomasse wird in Gelsenkirchen v.a. durch Holzfeuerung in Stückholz-, Hackschnitzel-, oder Holzpelletsanlagen zur Wärmeversorgung genutzt. Ca. 2,5 Prozent der Gebäude werden in Gelsenkirchen bereits durch Biomasseanlagen beheizt.
Wärmepumpenheizungen entziehen dem Erdreichs oder der Umgebung Wärme und geben diese über einen Wärmetauscher an die Heizungs- und/oder Warmwasserkreisläufe im Gebäude ab. Zur Zeit werden nur ca. 0,5 Prozent aller Gebäude in Gelsenkirchen durch Erd- oder Umweltwärme beheizt. Durch den aktuellen Trend bei Wärmepumpenanlagen im Neubaubereich ist dieser Anteil jedoch steigend.