沼氣的形成過程大致可分為兩個階段，首先將各種復雜的有機物轉化為低級脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各類產物繼續轉化為甲烷和二氧化碳等。在自然界這一過程一般發生于潮濕的有機物積聚在缺少可溶性氧氣的的環境下。這類生態環境通常處在湖、塘的底部沉積層、在沼澤地、泥煤沼澤地、動物內臟及廢棄物填埋場所形成的厭氧區。
　　沼氣成份大概為甲烷（CH4）50％-80％；二氧化碳（CO2）20％-40％；氮氣（N2）0％-5％；氫氣（H2）小于1％；氧氣（O2）小于0.4％；硫化氫（H2S）0.1％-3％。沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發熱zui為34000焦耳，每立方米沼氣的發熱量約為20800－23600焦耳。即1立方米沼氣*燃燒后，能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。
　　我國目前擁有一千多萬座沼氣池。沼氣的廣泛應用對保護和改善生態環境、實現可持續發展具有重要意義。我國農村戶用沼氣池均為三結合沼氣池，即廁所、豬圈和沼氣池結合在一起，人畜糞便自動排入沼氣池，經發酵后由出料口出料，費勞力少，出料方便。發酵方式基本為間歇加料，半連續發酵，年平均產氣率一般0.2m3／m3以上。糞便通過發酵達到良好的除蟲滅菌效果，傳染病和寄生蟲病的發病率大大下降，農村環境衛生得到很大改善。同時通過沼氣池腐熟的糞便，肥效得到了保存，有顯著的增產效果，且農作物病蟲害減少世界各國已經開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油，發動機器的效果也很好。一些發達國家，也正在進行利用微生物厭氧消化農場廢物、生產甲烷的較大規模試驗。英國建立了甲烷的自動化工廠。在厭氧消化器中有三個基本過程：*階段的水解把不溶解的有機化合物和聚合物，通過酶法轉化為可溶解的有機物。第二階段再將上一步轉化成的產物如碳水化合物、蛋白質、脂肪類、醇等發酵為有機酸。第三階段由有機酸發酵產生甲烷。據估計，在英國，利用人和動物的各種有機廢物，通過微生物厭氧消化所產生的甲烷，可以替代整個英國25％的煤氣消耗量。蘇格蘭已設計出一種小型甲烷發動機，可供村莊、農場或家庭使用。美國一牧場興建了一座工廠，主體是一個寬30米、長213米的密封池組成的中烷發酵結構，它的任務是把牧場廄肥和其他有機廢物，由微生物轉變成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。這座工廠每天可處理1650噸廄肥，每日可為牧場提供11.3萬立方米的甲烷，足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發酵的能量轉化工程。從世界范圍看，利用各種微生物協同作用生產甲烷的研究和應用，正處于方興未艾的階段。
　　近幾年，伴隨我國城市化進程的加速推進，我國城市垃圾量年均以6.5%的速度增長，這為利用垃圾產生沼氣發電提供了有利條件。目前，我國90%以上的城市采取填埋的方式處理垃圾。許多城市垃圾填埋場日處理垃圾能力都在千噸以上，總填埋庫容達數千萬立方米。這些被填埋的垃圾產生的沼氣量是一個驚人的數字。