1810年，首次在实验室发现天然气水合物。
1934年，美国人哈默·施密特(Hammer Schmidt)在被堵塞的输气管道中发现了可以燃烧的冰块，这是人类首次发现“甲烷气水合物”。
1946年，苏联学者斯特里诺夫认为：只要有合适的温度和压力，自然界必定会有天然气水合物的形成。不仅能够形成，而且还能够聚集成为“天然气水合物矿藏“。比如，处于极冷的地区或压力足够高的地下，就可能形成“天然气水合物矿藏“。
1968年，苏联地质学家在一年四季都冷风刺骨的西伯利亚麦索雅哈发现了“天然气水合物矿藏“。
1972年，美国人首次在阿拉斯加冰胶结的永冻层中采到天然气水合物的样品。西伯利亚和阿拉斯加常年冻土，风雪严寒，自然具有形成“天然气水合物“的极冷条件。
1968年，美国“地球深部取样海洋研究机构联合体(JOIDES)“实施深海钻探计划(DSDP)，其目的是在世界大洋打大量不太深的钻井，采集沉积岩心，取得洋底地壳上层的资料。执行任务的挑战者号钻探船上的地球物理学家为此进行了大量的地震勘探，却发现地震波反射剖面上出现了奇怪的现象：原本是一层层有序的、向深部速度呈递增的波列，却出现了与海底平行的波列、浅部高速度叠置在深部低速度层上的波列，出现了海底某一段没有反射的“空白”波列——这些被地球物理学家称为“似海底反射层“的怪现象，引起了海洋地质学家的怀疑；浅部的高速度层，会不会是被海底低温的冰冻结的地层，会不会是成层状的可燃冰。
1979年，美国挑战者号执行深海钻探计划第66、67航次，开赴中美洲海槽，找到了存在“似海底反射层”这一怪现象的海域，打钻的结果是看到了科学家们期待已久的可燃冰。这使科学家们确信，只要有“似海底反射层”这一怪现象存在的海域，就可能存在着可燃冰。
1981-1986年间，DSDP第84、96、112航次在秘鲁海槽、南墨西哥滨海带、危地马拉滨海带等地发现了可燃冰的存在。
1990-1993年间，又在太平洋西岸、美国西海岸、日本滨海、日本南海海沟等地发现了可燃冰的存在。
1992年，大洋钻探计划(ODP)第146航次在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia海台取得了天然气水合物岩心。
1995年，ODP第164航次在美国东部海域布莱克海台实施了一系列深海钻探，取得了大量水合物岩心，证明了天然气水合物具有商业价值。
1997年，大洋钻探计划考察队利用潜水艇在美国南卡罗来纳海上的布莱克海台首次完成了水合物的直接测量和海底观察。同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陆坡区实施了深海钻探，取得了天然气水合物岩心。至此，以美国为首的DSDP及其后继的ODP在10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集：秘鲁海沟陆坡、中美洲海沟陆坡(哥斯达黎加、危地马拉、墨西哥)、美国东南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的两个海域、阿拉斯加近海和墨西哥湾等海域。
1996年和1999年期间，德国和美国科学家通过深潜观察和抓斗取样，在美国俄勒冈州岸外Cascadia海台的海底沉积物中取到嘶嘶冒着气泡的白色水合物块状样品，该水合物块可以被点燃，并发出熊熊的火焰。
1998年，日本通过与加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie三角洲进行了水合物钻探，在890～952米深处获得37米水合物岩心。该钻井深1150米，是高纬度地区永冻土带研究气体水合物的第一口井。
1999年，日本在其静冈县御前崎近海挖掘出外观看起来象湿润雪团一样的天然气水合物。
1999~2001年，中国地质调查局科技人员首次在南海西沙海槽发现了显示天然气水合物存在的地震异常信息（似海底地震发射波“BSR”）。2002年国务院批准设立我国海域天然气水合物资源调查专项。
2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中以美国的计划最为完善━━总统科学技术委员会建议研究开发可燃冰。为开发这种新能源，国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构，有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船是当时世界上仅有的一艘能从深海下岩石中取样的轮船，船上装备有能用于研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。这艘专用轮船由得克萨斯州A·M大学主管，英、德、法、日、澳、美科学基金会及欧洲联合科学基金会为其提供经济援助。
自2002年起，中国地质调查局对我国冻土区特别是青藏高原冻土区开展了地质、地球物理、地球化学和遥感调查，发现我国冻土区具备较好的天然气水合物成矿条件和找矿前景，其中羌塘盆地为Ⅰ级远景区，祁连山、漠河盆地和风火山—乌丽地区为Ⅱ级远景区。
1999年在国家发展改革委、财政部等大力支持下，国土资源部正式启动天然气水合物资源调查，包括在珠江口盆地开展天然气水合物综合调查40个航次，完成高分辨率多道地震测量45800公里、多波束测量36800公里、浅地层剖面测量7100公里、海底地质取样1480个站位、海底热流测量222个站位等调查工作。
2005年4月14日，中国在北京举行中国地质博物馆收藏中国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式。宣布中国首次发现世界上规模最大被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区，其面积约为430平方公里。
2007年实施的天然气水合物取样，首次成功获取了实物样品，证实了我国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源。由此，使我国成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家。
2007年5月1日凌晨，中国在南海北部的首次采样成功，证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源，标志着中国天然气水合物调查研究水平已步入世界先进行列。中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。
2009年9月中国地质部门公布，在青藏高原发现了一种名为可燃冰(又称天然气水合物)的环保新能源，预计十年左右能投入使用。初步估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。
2009年，中国地质调查局组织实施的《祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程》施工完成的8个钻井中，有5个钻井钻获天然气水合物实物样品。这是我国冻土区首次钻获天然气水合物实物样品，也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品。
2011年国务院批准设立了新的天然气水合物国家专项。中国地质调查局广州海洋地质调查局通过进一步勘查，在珠江口盆地东部海域发现了天然气水合物有利目标区。2013年5月～9月，在该区域实施了3个航段共计102天的钻探取样工作。
2013年6月~9月，我国海洋地质科技人员在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度天然气水合物（俗称“可燃冰”）样品，并通过钻探获得可观的控制储量。此次发现的天然气水合物样品具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高4个主要特点。控制储量1000亿立方米~1500亿立方米，相当于特大型常规天然气规模。
日本2013年3月12日宣布成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷，成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。日本希望2018年开发出成熟技术，实现大规模商业化生产。
采掘试验由日本经济产业省属下的石油天然气金属矿物资源机构实施。该机构利用地球深处探测船“地球”号，从爱知县渥美半岛附近约1000米的海底挖入330米，到达可燃冰层后，通过把可燃冰中的水分抽出降低其压力，使水和甲烷分离，然后提取出甲烷。该机构将继续在该海域进行为期两周左右的采掘试验，以进一步完善技术。
2013年8月，《祁连山及邻区天然气水合物资源勘查》项目组再次在青海省天峻县木里镇DK-9科学钻探试验井中，成功钻获天然气水合物实物样品，单层厚度超过20米。
2014年，由中国地质调查局与中国科学院主办的第八届国际天然气水合物大会29日在北京开幕，记者从大会上获悉，我国计划于2015年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程，将有力推动中国“可燃冰”勘探与开发的进程，引发中国能源开发利用的“革命”。
2016年6月25日上午，广州海洋地质调查局通报，继我国在南海发现大面积可燃冰分布后，我国首次在南海北部陆坡西部海域发现规模空前的活动性冷泉“海马冷泉”，分布面积约618平方公里。它的发现是我国天然气水合例勘查的重大突破。
2017年1月，经10余年技术攻关，吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术，填补了国内该领域空白，总体达到国际先进水平。
与国际上通用的“被动式保压保温取样”钻探原理不同，新技术首次提出“主动式降温冷冻取样”原理，发明了钻井泥浆强化制冷方法、水合物孔底快速冷冻取样方法和高温脉冲热激发开采技术，主要技术指标超过国外同类技术。
2017年5月，中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。5月18日，中共中央、国务院向参加这次任务的全体参研参试单位和人员，表示热烈的祝贺。
2017年，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功。本次试采作业区位于珠海市东南320千米的神狐海域。3月28日第一口试采井开钻，5月10日下午14时 52分点火成功，从水深1266米海底以下203-277米的天然气水合物矿藏开采出天然气。到5月18日上午10时，连续产气近8天，平均日产超过1.6万立方米，超额完成“日产万方、持续一周”的预定目标。国土资源部部长姜大明在现场宣布我国海域天然气水合物首次试采成功，中共中央、国务院发来贺电。 至5月26日，试采井连续产气16天，平均日产超过1万立方米。5月27日开始，按照施工方案整体安排开展温度、压力变化对储层、井底、井筒、气体流量等影响的科学测试与研究工作。至6月10日14时52分，总产气量达21万立方米，平均日产7000立方米，获得各项测试数据264万组。产气过程平稳，井底状况良好，为下一步工作奠定了坚实基础。
