天然气的形成过程分为生物催化、热降解、热裂解几个阶段：
(1)生物催化阶段：有机质在厌氧菌作用下部分被完全分解成简单分子；部分被分解为生物化学单体，分解产物相互作用，形成较复杂的高分子固态化合物。
(2)热降解阶段：随着埋藏深度的增加，温度和压力不断升高，高分子固态化合物发生热降解和聚合加氢等作用，转化生成气态烃类(天然气)和液态烃类(石油)。
(3)热裂解阶段：温度和压力随埋藏深度的增加进一步升高，催化分解和热降解的生成物发生热分解反应，即高分子烃分解成低分子烃，液态烃裂解为气态烃，最终形成以甲烷为主的天然气。
