經過幾十年的發展，合同能源管理已經形成了幾種較為固定的運營模式，其主流模式主要有三種：節能效益分享型模式、節能量保證型模式、能源費用托管型模式，如圖5.2所示。
圖5.2 合同能源管理運營模式
1．節能效益分享型模式
節能服務公司處於項目實施的主要地位，其通過與用能單位簽訂合同，負責節能項目所需要的全部資金、技術、設備以及項目的運營管理，且節能服務公司與用能單位按照合同約定的比例分享節能效益，在合同期滿後，項目所投入的設備和設施都將歸用能單位所有。
2．節能量保證型模式
節能服務公司不壹定承擔項目的全部資金，而是主要負責提供項目的全程技術服務，按照節能服務合同的約定，用能單位會根據實際情況向節能服務公司支付相關費用。
3．能源費用托管型模式
用能單位委托節能服務公司將所有的能源費用（包括電費、取暖費、水費等）進行管理，如果項目需要改造，則由節能服務公司自己承擔，但按照合同約定，節能服務公司將擁有全部或者部分節約的能源費用。
節能量保證型模式和能源費用托管型模式在合同能源管理運行的過程中形成多方面法律關系，如圖5.3所示。以節能項目為標的物，除兩大主體節能服務公司（ESCO）和用能單位外，參與項目的還涉及投資人、貸款銀行、技術服務商、設備提供商、建築施工商、保險商和第三方擔保人等。為了分散風險，通常還有專門的保險公司參與項目，負責承擔項目失敗時節能服務公司不負責賠償的那部分損失。
圖5.3 節能量保證型模式和能源費用托管型模式形成的多方面法律關系