天然气是石化燃料，它常伴随着原油油田被发现，也可能存在于单独的天然气产源或存在于煤床中。如果甲烷不是由石化燃料所产生的，而是由厌氧菌的酦酵作用所产生，此种气体称为生质气体(biogas)。生质气体的来源範围很广，像沼泽、溼地、废渣填埋处、污水、软泥、肥料、牛的肠胃中皆可因厌氧菌的存在而产生。
天然气主要的组成是甲烷，一些乙烷、丙烷、丁烷等和少量的CO2, N2, H2S等，其大致的比例如下:
组成 甲烷 乙烷 丙烷、丁烷 CO2, N2, H2S等
重量百分比 70-90 5-15 < 5 少量
相较于其它的能源比较(如电力)，天然气被认为是较单纯的气体燃料能源。开採出来的原始天然气必须经过一些处理，去除除了甲烷以外多余的物质，才能拿来当做燃料。在处理的过程中，会产生副产品-乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和较高分子量的碳氢化合物、硫化物，有时甚至有氦和氮气，天然气也是市售氦气的主要来源。在处理天然气的过程中，有机硫化物和硫化氢必须移除掉，气体中若含此硫化物，燃烧过程易产生酸性物质，污染环境。处理过的天然气是无臭无味，但在供应到消费者使用之前会加入少量的臭剂，以提醒消费者注意正在使用天然气，避免漏气时无法查觉或因不注意导致燃烧不完全时发生一氧化碳的中毒危险。
天然气因为密度轻，易逸散到大气中，故其最大的困难在运送和储存上，虽然以管线的形式运送是可行，但若需越洋运送时，就有点不太切实际了，因舖设海底管线难度较高，所以若要横越海洋时，常先将天然气液化，製成LNG(liquified natural gas)形式后，以船舶来运输，迨横越海洋后，再以管线或卡车输送给消费者使用。
因为气体的体积会随温度与压力而改变，所以天然气在计量时，常以正常立方公尺(0°C、101.325kPaA)或标準立方英呎(60°F (16 °C)、14.73PSIA) 为计量标準。因为天然气的主要用途为燃烧产生热能，所以它的价值与其燃烧时所产生的热值多寡有关，以正常立方公尺计量时，每立方公尺的燃烧热大约在39焦耳(≈10.8千瓦-小时)左右才比较有商业价值。实际上，真正的净燃烧热值可能会因水分存在而有所出入。
相较于其他的石化燃料，如油和煤，天然气是属于较乾净的能源，因其燃烧所产生的二氧化碳较少。在产生相同的热量下，燃烧天然气所产生的二氧化碳比燃烧石油少30%，比燃烧煤碳少45%，因此基于环保因素，不少新设发电厂有朝向採用天然气发电的趋势发展，可以想像此种较乾净能源的用量将会与日俱增。
