Doğal gaz, yüzyıllar boyunca oluşan karmaşık süreçlerin sonucunda meydana gelen bir enerji kaynağıdır. Organik maddelerin toplanması ve yer kabuğunun derinliklerinde maruz kaldığı yüksek sıcaklık ve basınç, bu değerli fosil yakıtın oluşumunu sağlar. Bu süreç, jeolojik zaman dilimlerinde meydana gelen değişimlerle şekillenir ve sonunda büyük rezervler oluşur. Doğal gazın kökenini anlamak, enerji kaynaklarının yönetimi ve sürdürülebilirlik açısından büyük önem taşır.

Doğalgaz, milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve küçük deniz canlılarının (planktonlar, algler, mikroorganizmalar vb.) tortul tabakalar altında uzun süre boyunca yüksek sıcaklık ve yüksek basınca maruz kalmasıyla oluşan fosil bir enerji kaynağıdır. Doğalgaz oluşum süreci şu şekilde gerçekleşir:

1. Organik maddelerin birikmesi. Deniz tabanında veya bataklık alanlarda ölü plankton ve bitki kalıntıları çamur ve tortularla birlikte tabakalaşır.
2. Tortul tabakaların sıkışması. Zamanla bu tortular üst üste birikir ve büyük basınç oluşturur.
3. Yüksek sıcaklık ve kimyasal dönüşüm. Yer kabuğunun derinliklerinde artan sıcaklık ve basınç organik maddeleri petrol ve doğalgaza dönüştürür.
4. Göç ve birikim. Doğalgaz, gözenekli kaya tabakaları arasından hareket ederek tuzak görevi gören geçirimsiz kayalara (kalkan tabaka) sıkışır ve rezerv oluşturur.

Doğalgaz, çoğunlukla petrol rezervleriyle aynı jeolojik alanlarda bulunur.