可分为净化分离和化学加工。

包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后，根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品的硫磺作为硫资源，用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物;脱硫后，天然气经过深冷分离(见天然气深冷分离)，可得到液化天然气(见甲烷);若天然气富含稀有气体氦，可同时得到氦气(见彩图);若天然气是富含乙烷以上烷烃的湿气,则可同时得到天然气凝析液,后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且还有一部分凝析油。

包括在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑;天然气蒸汽转化或天然气的部分氧化，可制得合成气;天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化、氧化可制得甲烷的各种衍生物;湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸汽裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯;丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。