天然气是古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化，变质裂解而产生的气态碳氢化合物，主要成分为甲烷，通常占到85％～95％，其次为乙烷、丙烷、丁烷等，具有可燃性。天然气主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。油田的伴生天然气，经过脱水、净化和轻烃回收工艺，提取出液化气和轻质油以后，主要成分是甲烷的处理天然气叫干气。一般来说，天然气中甲烷含量在90％以上的叫干气。甲烷含量低于90％，而乙烷、丙烷等烷烃的含量在10％以上的叫湿气。
根据成因分类，天然气可分为生物成因气、油型气和煤型气这三种。生物成因气出现在埋藏浅、时代新和演化程度低的岩层中，以甲烷气为主要含量。油型气包括湿气、凝析气和裂解气，它们是沉积有机质特别是腐泥型有机质在热降解成油过程中，与石油一起形成的，或者是在后期作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的。煤型气是指煤系有机质（包括煤层和煤系地层中的分散有机质）热演化生成的天然气。煤型气也可形成特大气田，1960年以来在西伯利亚北部、荷兰东部盆地和北海盆地南部等地层发现了特大的煤型气田。