别看天然气在全球范围内大规模利用的时间似乎并不长，但实际上人类利用天然气的历史非常悠久。在古希腊、古印度、古波斯和中国的文献资料中，都有过天然气的记录。
中国是最早使用天然气的国家。早在公元前11世纪至公元前771年，西周时期的《周易》中就出现了“泽中有火”的记载。战国时期，李冰父子在四川兴修水利时，在盐井中就发现了天然气，当时称为“火井”。
随后，从200年开始，在我国四川邛崃境内就开始用气熬盐。而经过钻井工艺长时间的发展后，到了16世纪，四川自然井盐田的天然气投入开发利用，成为世界上第一个开发的气田。
1732年，英国的卡立舍·斯帕丁提出利用煤矿中排出的甲烷给怀特黑文街道提供照明。1813年，英国伦敦和威士敏斯特燃气照明和焦炭公司取得了有史以来第一个市政煤气照明合同。
3年以后，美国马里兰的巴蒂尔摩开始将天然气用于街灯照明。但此时使用的天然气几乎都是煤层气，远比天然气效率低、污染大。在这之后，天然气开始了它的规模化应用。
1821年，被称为“美国的天然气之父”的威廉哈特在纽约的弗雷多尼亚凿下一口9米深的井，成功取得较大量的天然气，并创办了美国第一家天然气公司——弗雷多尼亚天然气照明公司。
1859年，德雷克上校在宾州的蒙特斯维尔钻成了第一口天然气井，更多的工厂与家庭用上了天然气。
1872年，美国实现天然气高温裂解生产炭黑，成为其作为化工原料利用的开端。1885年，随着罗伯特发明了本生灯，将天然气的应用领域扩展到了烹饪和取暖。在第二次世界大战之前，意大利率先研究开发了天然气汽车。
到1998年，据45个国家的统计数据，已有天然气汽车895775辆，加气站3057座，小型慢充气装置997个。而随着天然气探明储量日益增长，各国也相继取消了对天然气发电的限制，此后，天然气发电开始蓬勃发展。
我国以天然气作为燃料制盐已有上千年历史，但天然气应用于现代化工业却是从新中国成立之后开始的。
新中国成立后，为了打破西方国家对中国的封锁，我国陆续建设了一批天然气制合成氨工厂，天然气生产甲烷氯化物、氢氰酸、二硫化碳和甲醇等装置，还建成了世界上仅有的天然气制硝基甲烷装置。
由于我国的第一个天然气基地在四川盆地，因此川渝地区自20世60年代起便开始以天然气作为民用及商用燃料。随着气候变化问题的日益严峻，以及我国能源结构调整，未来天然气将在能源和工业体系中发挥更加重要的作用。