天然气产业链一般定义为由天然气勘探开发、生产、运输、储存、销售利用等不同环节节点企业之间，基于特定的技术经济关联，围绕天然气及其相关服务的价格，以供需关系为焦点，形成的具有价值传递及价值增值功能链网式关联结构。天然气的产业链包括前期勘探开发、中途运输和终端储存配送等环节，并且将气井井口、输送管道、储气设施、城市门站和终端用户联系起来。因此，天然气产业链分为上、中、下游三个环节。
天然气产业链的上游是勘探开发。深埋在地下的有机质经过厌氧菌分解、热分解、聚合加氢等过程形成的天然气呈分散状态储集在地下岩石的孔隙、裂缝中。其开采必须通过疏通诱导法，使天然气先流到井里，然后上升到地面。也就是说，通过钻井的方式，采用高速回转式钻机或涡轮式钻机，通过钻头破碎岩石，以实现钻开地层的目的。钻井钻达预计深度的地层时，为了使气层与井筒更好地连通，根据气藏的特性和特点，在井内进行井底与气层联系结构的完善工作，这也是钻井的最后一道工序——完井。
中游是天然气集输，这个过程是把气田各个气井开采出来的天然气汇集起来，经过处理送入输气干线，它主要由井场装置、集气站、矿场压气站、天然气处理厂和干线首站等部分组成。
天然气处理是从油、气井矿场分离器分离出的天然气在进入输配管道或用户前必不可少的工艺过程，例如，脱除酸性气体、脱水、脱凝液和脱除固体颗粒等杂质。
天然气的生产和集输、外运是上下游一体化的，从气田至用户，天然气开采、收集、处理、运输和分配是在连续密闭的系统中进行的。输气干线沿线往往有多条分输管道，与各用气的城市管网相连。在城市附近往往设有调节输量用的地下储气库，形成巨大的输配气系统。每个地区根据其用气量的大小设有多套管网，从高压到低压有的多达4套管网。来气干线与低压管网之间，以及各级管网之间都设有调压计量站。
天然气贸易分为管道天然气贸易和液化天然气贸易，目前两者贸易量的比例约为3∶1。液化天然气贸易首次出现在1964年，随着天然气液化技术和运输技术的发展而成为跨海天然气贸易不可替代的形式。天然气贸易以长期合同为主，供应地点集中，现有的现货交易市场还只是区域性的。由于天然气具有清洁、使用方便、综合经济效益高、价格有竞争力等特点，且随着国内天然气市场的迅速增长，落实的进口天然气项目会越来越多，进口天然气占我国天然气消费量的比例会越来越高，中国进口量将依然保持高速增长态势。