沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。在自然界这一过程一般发生于潮湿的有机物积聚在缺少可溶性氧气的的环境下。这类生态环境通常处在湖、塘的底部沉积层、在沼泽地、泥煤沼泽地、动物内脏及废弃物填埋场所形成的厌氧区。
　　沼气成份大概为甲烷（CH4）50％-80％；二氧化碳（CO2）20％-40％；氮气（N2）0％-5％；氢气（H2）小于1％；氧气（O2）小于0.4％；硫化氢（H2S）0.1％-3％。沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。
　　我国目前拥有一千多万座沼气池。沼气的广泛应用对保护和改善生态环境、实现可持续发展具有重要意义。我国农村户用沼气池均为三结合沼气池，即厕所、猪圈和沼气池结合在一起，人畜粪便自动排入沼气池，经发酵后由出料口出料，费劳力少，出料方便。发酵方式基本为间歇加料，半连续发酵，年平均产气率一般0.2m3／m3以上。粪便通过发酵达到良好的除虫灭菌效果，传染病和寄生虫病的发病率大大下降，农村环境卫生得到很大改善。同时通过沼气池腐熟的粪便，肥效得到了保存，有显著的增产效果，且农作物病虫害减少世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。英国建立了甲烷的自动化工厂。在厌氧消化器中有三个基本过程：第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。据估计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25％的煤气消耗量。苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。美国一牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。
　　近几年，伴随我国城市化进程的加速推进，我国城市垃圾量年均以6.5%的速度增长，这为利用垃圾产生沼气发电提供了有利条件。目前，我国90%以上的城市采取填埋的方式处理垃圾。许多城市垃圾填埋场日处理垃圾能力都在千吨以上，总填埋库容达数千万立方米。这些被填埋的垃圾产生的沼气量是一个惊人的数字。