Природният газ е изкопаемо гориво, подобно на нефта и въглищата. Това означава, че по същество, представлява останки от растения и животни и микроорганизми, които са живели преди милиони години, но как тези някога живи организми се превръщат в неживата смес от газове?

Има много различни теории за произхода на изкопаеми горива. Най-широко приетата теория казва, че изкопаемите горива се образуват, когато органичната материя (като останките от растения или животни), са компресиран под земята, при много високо налягане за много дълго време. Този процес води до образуването на термогенен метан. Подобно на формирането на петрола, термогенен метан се формира от органични частици, които са покрити с кал и други седименти. С течение на времето все повече и повече седименти и кал се натрупват върху органичната материя. Тази утайка и отломки оказват голям натиск на органична материя, която се компресира. Тази компресия, съчетана с високи температури дълбоко под земята, разбива органичната материя на нейните съставни въглеводородни емисии. Под земната кора с дълбочината нараства и температурата. При по-ниски температури (плитка депозити), се получава повече нефт в сравнение с природен газ. При по-високи температури, обаче, се получава повече природен газ, за разлика от нефт. Ето защо природеният газ обикновено се свързва с нефт в депозити, които са от 1 до 2 мили под земната кора. Дълбоките депозити, обикновено съдържат предимно природен газ, а в много случаи, чист метан.

Природният газ може да се образува и чрез преобразуване на органичната материя от малки микроорганизми. Този тип на метан се нарича биогенен метан. Тези микроорганизми са често срещани в близост до повърхността на земята, които са лишени от кислород. Тези микроорганизми също живеят в червата на повечето животни, включително и хората. Формиране на метан по този начин обикновено протича в близост до повърхността на земята, и биогенния метан обикновено се губи в атмосферата. При определени обстоятелства обаче, този метан може да бъде хванат под земята. Пример за биогенен метан е сметищния газ. Отпадъци, съдържащи органична материя отдават сравнително голямо количество природен газ от разлагането им под въздействието на микроорганизмите. Новите технологии позволяват, този газ да се събира и да се използва за добавяне към доставките на природен газ.

Трети начин, по който може да се образува метан (природен газ) е чрез абиогенични процеси. Изключително дълбоко под земната кора, съществуват богати на водород и въглерод газове. Тъй като тези газове постепенно се издигат към повърхността на земята, те могат да взаимодействат в отсъствие на кислород с минералите, от които е изградена земната кора. Това взаимодействие може да доведе до реакция, образуващи елементи и съединения, които се срещат в атмосферата (включително азот, кислород, въглероден двуокис, аргон, и вода). Ако тези газове са под много високо налягане, тъй като те се движат към повърхността на земята, е вероятно да се образуват метанови депозити, подобно на термогения метан.