Khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngành chế biến hóa chất. Là 1 nhiên liệu gia dụng, nó được đốt trong các bếp ga, lò ga để nấu nướng, sấy khô. Là một nhiên liệu công nghiệp, khí thiên nhiên được đốt trong các lò gạch, gốm và lò cao sản xuất xi măng. Khí thiên nhiên còn được sử dụng để đốt các lò đốt các tua bin nhiệt điện để phát điện cũng như các lò nấu thủy tinh, lò luyện kim loại và chế biến thực phẩm.

Khí thiên nhiên được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa dầu để tạo ra các chất hóa dầu. Các chất hóa dầu này được sử dụng làm sản phẩm cơ sở cho việc sản xuất phân đạm, bột giặt, dược phẩm, chất dẻo và nhiều loại hàng hóa khác. Khí tự nhiên có thể được sử dụng để tạo ra khí hydro, với một phương pháp phổ biến là hydro reformer. Khí hydro có nhiều ứng dụng: nó là nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp hóa chất, tác nhân hydro hóa, một mặt hàng quan trọng cho các nhà máy lọc dầu và nguồn nhiên liệu trong các phương tiện sử dụng bằng khí hydro.

Ngân hàng Thế giới ước tính rằng hơn 150 km3 khí đốt tự nhiên được đốt hoặc thông hơi hàng năm.[2] Trước khi khí thiên nhiên có thể được sử dụng như một loại nhiên liệu, hầu hết, nhưng không phải tất cả, khí thiên nhiên phải được xử lý để loại bỏ các tạp chất, kể cả nước, để đáp ứng các thông số kỹ thuật. Các sản phẩm phụ của quá trình này bao gồm: ethane, propane, butanes, pentanes và các hydrocarbon có trọng lượng phân tử cao hơn, hydro sulfua (có thể được chuyển thành lưu huỳnh tinh khiết), carbon điôxít, hơi nước và đôi khi heli và nitơ.

Thức ăn giàu đạm và thức ăn cho cá được sản xuất bằng cách cho thêm khí thiên nhiên vào vi khuẩn Methylococcus capsulatus trên quy mô thương mại.

Khí thiên nhiên chủ yếu được sử dụng ở Bắc Bán cầu. Bắc Mỹ và Châu Âu là những nơi tiêu thụ lớn trên thế giới.