天然氣主要由氣態(tài)低分子烴和非烴氣體混合組成。烴類以甲烷為主（體積占到80％～90％），另含有少量乙烷、丙烷、丁烷等，通常碳數(shù)越大，含量越少。非烴氣體主要是二氧化碳、氮?dú)?、硫化氫等。地下也有少?shù)以非烴氣體為主的氣藏，例如，中國(guó)廣東三水盆地沙頭圩背斜古近系中發(fā)現(xiàn)的氣藏中二氧化碳含量達(dá)99．53％，中國(guó)鄂西、江漢等地區(qū)發(fā)現(xiàn)氮?dú)夂扛哌_(dá)80％～90％的氣藏。

天然氣像石油一樣，物理性質(zhì)變化很大。通常為無色，有汽油味，有時(shí)有硫化氫味，并且可燃。天然氣能不同程度地溶解于水和石油中，且在石油中的溶解度遠(yuǎn)超過在水中的溶解度。在較高壓力下時(shí)，石油可溶解數(shù)百倍于自身體積的天然氣。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣密度與空氣密度之比為0．65～0．75，并隨重?zé)N氣體、氮?dú)?、硫化氫、二氧化碳含量的增加而變大。?dāng)天然氣在空氣中的含量達(dá)到5％～15％，即爆炸極限時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。

天然氣常和石油伴生，但天然氣的生成條件要比石油更多樣化。就生成階段來說，石油要達(dá)到一定的地下深度才能大量生成，而天然氣從淺到深都能生成；就物質(zhì)來源來說，生成石油主要以水中浮游的動(dòng)植物或腐泥型有機(jī)質(zhì)為主，而生成天然氣除此以外還有高等植物或腐植型的有機(jī)質(zhì)。

多樣化的成氣條件提供了更為廣闊的找氣領(lǐng)域。根據(jù)天然氣的形成條件，大致可分為生物氣、早期成巖氣、油型氣、煤型氣和無機(jī)成因的天然氣五種類型。生物氣是在尚未固結(jié)成巖的現(xiàn)代沉積淤泥中，有機(jī)質(zhì)在細(xì)菌作用下生成以甲烷為主的天然氣。如果沉積物中的有機(jī)質(zhì)在其埋藏深度尚未達(dá)到生成石油深度前，一部分腐植型的有機(jī)質(zhì)就開始生成的甲烷，稱為早期成巖氣。油型氣和煤型氣分別與石油和煤伴生。無機(jī)成因的天然氣是因火成巖或地?zé)嵩蚨a(chǎn)生的氣體，如二氧化碳、甲烷、硫化氫等。