Khí thiên nhiên đã được phát hiện trên khắp các châu lục, ngoại trừ châu Nam Cực. Trữ lượng khí thiên nhiên thế giới tổng cộng vào khoảng 150 tỷ tỷ m³ (150 × 1018). Trữ lượng khí thiên nhiên lớn nhất, tổng cộng 48 tỷ tỷ m³ đang nằm ở Nga. Trữ lượng lớn thứ nhì thế giới, 50 tỷ tỷ m³, nằm ở Trung Đông. Các mỏ có trữ lượng khác nằm ở các nơi khác ở châu Á, châu Phi và Úc.

Trữ lượng khí thiên nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng 5 tỷ tỷ m³. Theo xếp hạng trữ lượng khí thiên nhiên theo từng bang từ cao xuống thấp, các mỏ khí thiên nhiên lớn đã được phát hiện ở: Texas, Vịnh México ngoài khơi Louisiana, ở Oklahoma, ở New Mexico, ở Wyoming và ở Vịnh Prudhoe của Bắc Slope ở bang Alaska. Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7 tỷ tỷ m³. Phần lớn trữ lượng khí tự nhiên ở Canada nằm ở Alberta.