ประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานหมายถึงอัตราส่วนระหว่างพลังงานที่ใช้ได้จริงต่อพลังงานขาเข้าที่ใช้ในการชาร์จระบบ ซึ่งเป็นตัวชี้วัดสำคัญที่บ่งบอกถึงความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจและคุณค่าการใช้งานของระบบ ประสิทธิภาพที่สูงจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานในระหว่างกระบวนการชาร์จและปล่อยประจุ ทำให้มีพลังงานที่เก็บไว้สามารถนำไปใช้ได้มากขึ้น ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงาน ได้แก่ ประเภทของเทคโนโลยีที่ใช้ — เช่น แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพอยู่ที่ 85-95% ในขณะที่ระบบกักเก็บพลังงานด้วยน้ำแบบปั๊ม (pumped hydro storage) มีประสิทธิภาพอยู่ที่ 70-85% — รวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ อัตราการชาร์จ/ปล่อยประจุ และอายุการใช้งานของระบบ การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานทำได้โดยใช้ระบบจัดการแบตเตอรี่ขั้นสูง (advanced battery management systems) ที่ควบคุมกระบวนการทำงานของการชาร์จ ป้องกันการชาร์จเกิน และปรับสมดุลการทำงานของเซลล์แต่ละตัว สำหรับการใช้งานในระบบกริด ประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานมีผลโดยตรงต่อต้นทุนการดำเนินงาน เนื่องจากประสิทธิภาพที่สูงจะช่วยลดความจำเป็นในการชาร์จใหม่จากกริดบ่อยครั้ง ในระบบที่ใช้พลังงานหมุนเวียน การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานให้สูงสุดจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานสะอาดให้น้อยที่สุด ส่งเสริมความยั่งยืนของระบบโดยรวม การตรวจสอบและรักษาระบบให้มีประสิทธิภาพผ่านการวินิจฉัยและการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ จึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาสมรรถนะในระยะยาวและยืดอายุการใช้งานของระบบ