Denizlerin ve göllerin dibine çökelen tortularda önce yoğun bir bakteri etkinliği gerçekleşir ve buradaki organik maddelerden metan, karbondioksit, azot ve azot oksit ürer. Bu aşamada bol miktarda metan gazı oluşur. Buna karşılık etan ve daha ağır hidrokarbonlar hemen hemen hiç bulunmaz. Bazı bakterilerde hidrojen sülfür oluşturur. Çökellerin altındaki tortuların gömülmesiyle bakteri etkinliği sona erer ve organik maddeler, kerojene dönüşür. Kerojende ısıl ayrışmayla petrole ve doğalgaza dönüşür. 1000-3000 metre arasındaki derinliklerde ilk aşamada metan ve karbondioksit ile birlikte ham petrol oluşur. Daha aşağılarda, tortulun kalınlığı ve sıcaklığı arttıkça petrolün yerini, hafif ve gaz halindeki hidrokarbonların oluşumu alır. 5000m. altındaki derinliklerde ise molekül parçalanması kerojen artıkları ve kuru metan oluşumuna yol açar.

Doğalgazda bulunan helyum ve argon radyoaktif parçalanma ürünleridir. Toryum ve uranyum radyo izotoplarından helyum, potasyumdan ise argon ürer.

Doğalgaz yataktan çıkarıldığı haliyle kullanılmaz. Metan bakımından (%95) çok zengindir ve içinde ağır hidrokarbonlar da bulunur. Ayrıca çeşitli oranlarda azot, karbondioksit, hidrojen sülfür ve başka kükürt bileşikleri içerir. İçerdiği sıvıların ve katıların ayrışılması amacıyla çeşitli işlemlerden geçirilir. Ayrıca işlemi tamamlanınca ticari özelliklere uygun gaz elde edilir.