一、來源不同

天然氣來自地下，是石油、煤田開發中的附帶產品。人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發的狹義定義，是指天然蘊藏於地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質學中，通常指油田氣和氣田氣。

沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種混合氣體。人畜糞便、秸稈、汙水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧（沒有氧氣）條件下發酵，被種類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化，從而產生沼氣。

二、成分不同

天然氣的主要成分是甲烷，一般會佔90％以上，有些則高達95％，此外還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。

沼氣主要成分也是甲烷，但是比例低很多，佔55％～70％左右，二氧化碳佔25％～40％左右，此外還有少量氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮和氨等。

三、用途不同

天然氣主要用途是作燃料，可製造炭黑、化學藥品和液化石油氣，由天然氣生產的丙烷、丁烷是現代工業的重要原料。

沼氣除直接燃燒用於炊事、烘乾農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵後排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養物質，可用作肥料和飼料。