Prirodni plin je plinska smjesa različitih ugljikovodika od kojih je najveći udio (veći od 90%) metana (CH4). U manjim količinama prisutni su ostali ugljikovodici (etan, propan, butan i primjese težih ugljikovodika), te ugljični dioksid (CO2) i dušik (N2), a moguća je i pojava helija, sumporovodika, argona, vodika, živinih i drugih para.
Porijeklo, vrsta i udio tih primjesa u prirodnom plinu ovise o vrsti matičnih stijena, o utjecaju magmatskih, odnosno hidro termičkih procesa u litosferi i o procesima migracije prirodnog plina. Podzemna nalazišta prirodnog plina utvrđena su na dubinama od nekoliko metara pa do više od 5 tisuća metara, pod tlakom nekad višim i od 300 bara, i temperaturama višim i od 180°C, ovisno o dubini ležišta.
Plin se nakuplja u propusnim slojevima stijena (u čije šupljine se može smjestiti plin), koji su okruženi nepropusnim slojevima (tako da sprečavaju migraciju plina i drže ga na neki način zarobljenog u propusnim slojevima). Najčešće se nalazi kao plinska kapa u naftnim ležištima, ali nisu rijetka ni čista plinska polja, bez prisutnosti nafte.
Široko je rasprostranjen u sedimentnim, a nalazi se u i eruptivnim stijenama. Pojavljuje se u stijenama nastalim u svim geološkim razdobljima, ali učestalije i obilnije pojave prirodnog plina počinju sa stijenama iz razdoblja razvoja intenzivnijeg života na Zemlji (kambrij – ordovicij, prije više od 500 milijuna godina).
Nije još s potpunom sigurnošću utvrđen način nastanka prirodnog plina i formiranja njegovih akumulacija. Jedna od teorija je organska teorija nastanka prirodnog plina. Ona se bazira na utvrđenim organskim materijalima u prirodnom plinu, potrebnim za stvaranje ugljikovodika, te rastumačenim kemijskim procesima dozrijevanja organske tvari i stvaranja ugljikovodika, pa tako i prirodnog plina. Međutim, pronađeni su tragovi ugljikovodika, naročito metana, duboko u granitnim masivima gdje nema organskog materijala, pa se zbog toga smatra da se ne smije potpuno odbaciti ni anorganska teorija o postanku prirodnog plina.