煤层气是指赋存煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体的总称。
煤层气是一种自生自储式的非常规天然气，俗称瓦斯或煤田沼气，是在生成煤的煤化作用过程中形成的，主要以吸附状态赋存于煤层及其围岩中。由于在燃烧过程中基本无烟尘，煤层气可以说是一种洁净、热值高、优质、开发利用前景广泛的新能源。
煤层气是与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，其主要成分是甲烷，热值是通用煤的2～5倍。1立方米纯煤层气的热值相当于1．13公斤汽油、1．21公斤标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。
作为一种危险气体，当其空气浓度达到5％～16％时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％～85％。
如果把煤层气利用起来，用于发电燃料、工业燃料和居民生活燃料；还可液化成汽车燃料，也可广泛用于生产合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，就能成为一种热值高的洁净能源和重要原料。
在国际能源局势趋紧的情况下，煤层气的大规模开发利用前景诱人。煤层气的开发利用还具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，产生巨大的经济效益。
全球已进入能源紧缺时代，煤层气作为气体能源家族三大成员之一，与天然气、天然气水合物的勘探开发一样，日益受到世界各国的重视。世界范围内，美国、加拿大、澳大利亚、印度、英国等国家的煤层气勘探开发活动最为活跃，煤炭大国纷纷重视煤层气的勘探与开发。