天然气只指在地表以下、孔隙性地层中、天然存在的烃类和非烃类混合物。狭义的天然气是指这种天然气在成分上以烃类为主，含有一定的非烃类气体。非烃类气体大多与烃类气体伴生，但在某些气藏中可以成为主要组分，形成以非烃气体为主的气藏。广义的天然气是指自然界地壳存在的一切气体，包括岩石圈中各种自然过程形成的气体，如煤成气、天然气水合物、泥火山气和生物生成气等。自然界中天然气的生成作用十分广泛，可以是有机质的降解和裂解作用、岩石变质作用、岩浆作用、放射性作用以及热核反应等。在自然界里，很少有成因单一的气体单独聚集，而往往是不同成因的气体的混合。
依天然气存在的相态可分为：游离态、溶解态、吸附态和固体态（天然气水合物）。依天然气分布的特点可分为聚集型和分散型。只有游离态的天然气经过聚集形成天然气藏，人们才能开发利用，但也有个别地区已对水溶型等天然气资源进行开发。聚集型天然气可以是气顶气（在油藏顶部聚集成气顶）、气藏气（由游离天然气聚集形成的气藏）和凝析气（在超过临界温度和压力下，液态烃逆蒸发而形成的天然气藏）。
当今世界大规模开发并为人们广泛使用的可燃性天然气是石油系天然气。所谓石油系天然气指与石油成因相同，与石油共生成或单独存在的可燃气体。与石油共生的称为伴生气，包括溶解于石油的溶解气，与饱和了气的石油相接触的气顶气；不与石油伴生而单独存在的称为非伴生气，包括储层只产气的气层气，储层中仅含有很少量油的凝析气等。
天然气在地下深处，常常处于高温高压下，当温度超过临界温度时，无论压力有多大，都不能使气态物质凝结为液态。这种在高温高压下，液态烃反而变成气态的现象,称做逆蒸发。天然气开采时，温度和压力降低，气态烃反而凝结为液态，称做逆凝结。所谓临界温度，就是指气相物质能够维持液相的最高温度。高于临界温度时,不论压力多大,都不能使气态物凝结为液态。在临界温度时，气态物质液化所需的最低压力称临界压力。天然气藏中的凝析气藏就是由上述物理现象形成的。如中国黄骅坳陷板桥气田和四川盆地黄瓜山气田所产的白色及浅黄色轻质凝析油，在地下是在临界状态下呈气相存在，开采到地面时逆凝结为浅色凝析油。20世纪70年代以来，在世界各国许多产油气区发现的深达3000～4000米或更深的天然气藏，多是凝析气藏。 天然气能不同程度地溶于水和石油中。溶解的数量决定于天然气和溶剂的成分、气体压力。它们之间的关系符合亨利公式 。
天然气最为重要的性质有：
1、低相对密度。天然气是一种低相对密度的无色气体，其相对密度大多只有0.6～0.7，因此比空气轻。
2、可燃性。天然气是一种可燃性气体，且具有很高的含热量，其热值为37260kJ/m3 ，正是由于天然气的这个性质，人们把它作为清洁、高效的燃料来使用。
3、可压缩性。天然气具有可压缩性。在高温、高压的地层条件下，天然气的体积要被压缩。在地面条件下，天然气体积大约是储层条件下体积的200～240倍左右。
常规天然气 conventional natural gas
常规天然气是指通过常规钻井方式，产自地下储层的天然气。这种天然气在成分上以烃类为主，含有一定的非烃类气体。非烃类气体大多与烃类气体伴生，但在某些气藏中可以成为主要组分，形成以非烃气体为主的气藏。
非常规天然气 non-conventional natural gas
非常规天然气是指不是通过生产井从地下气藏中开采出来而是通过其他处理得到的天然气，包括煤层气、致密砂岩气、泥火山气、沼气、水溶性天然气、天然气水合物等所形成的聚集；另外，气藏中含量高的二氧化碳、硫化氢等也属于此类。非常规天然气的开采成本高，通常需要得到政府的优惠政策。
伴生气 Associated gas
指与石油共生的天然气。从油藏中与原油同时采出，包括从中提取液态烃后的剩余气体。按有机成烃的生油理论，有机质演化到成熟阶段后，同时生成液态烃与气态烃。气态烃或溶解于液态烃中，或呈气顶状态存在于油藏的上部。其特征是乙烷以上的组分较非伴生气高。有的还含有二氧化碳、氮、硫化氢等非烃类气体，一般极少含非饱和烃类气体
