在石油地质学中，天然气通常指油田气和气田气。这种天然气的组成以烃类为主，并含有非烃气体。天然气在地下存在的形态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成的天然气藏，才可开发利用。
天然气的发现
约公元2世纪，中国晋代时就已发现并且开发和利用天然气。中国古代将生产天然气的气井称为“火井”。据《汉书·地理志》记载，汉武帝时西河郡鸿门（今陕西神木县一带）即有火井。鸿门火井可能是中国最早发现的天然气井，但此火井是天然露头而非人工开凿的。中国四川是首先开发和利用天然气的地区。宋代时开始较大规模地开发和利用天然气。明清时期，天然气的开发和利用已颇具规模，位于四川自贡市、富顺县和荣县境内的自流井气田，史称自流井场，是当时世界上最大的天然气田。
天然气的形成
天然气像石油一样，是几百万年前由海洋有机体形成的。另外，在能堆积原油的岩石结构里也能形成天然气。因此天然气储量往往与石油储量共生。天然气的主要成分是甲烷，最简单的碳氢化合物。与甲烷混合在一起的还有少量的乙烷、丁烷和丙烷。天然气按成因一般分为三类：与石油共生的叫油型气（石油伴生气）；与煤共生的叫煤成气（煤型气）；有机质被细菌分解发酵生成的叫沼气。
天然气的生产和加工
与石油汲取相似，天然气也通过钻井汲取。许多天然气都储藏在海底。天然气通过管道从海上的生产平台运输到岸上的采集点，然后再运到炼厂进行提纯。提纯的第一个步骤是：水和其他液体在重力的作用下从天然气中沉淀下来。然后，干燥的气体通过冷却塔。在那里，丁烷和丙烷被液化并收集起来。这些气体被制成液化石油天然气，可作为原材料出售，用来生产化学品，或者装罐出售，用作天然气炉的燃料。剩余的天然气可供应管道天然气供气网或经冷却、压缩处理成液化天然气。液化天然气比天然气占空间少，通过油轮运输也更方便。
天然气的主要用途
天然气是从气田中钻井、开采出来的一种可燃气体。天然气是气体燃料中出类拔萃的新秀。它清洁无毒、无灰渣和废烟排放、热值高、使用调节方便，深受人们的喜爱。天然气广泛用于各行各业，如熬盐、化工、化肥、冶炼、碳黑生产、CNG（压缩天然气）和城市民用气。随着城市的发展，城市天然气事业迅速壮大，公用、民用气用户大量增加。为减轻环境污染，天然气在各行各业不断受到重视，使它成为21世纪的一种优质环保能源。