天然气水合物是一种白色固体物质，有强大的燃烧力，主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质。一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

在高压状态下，甲烷气水包合物在18℃的温度下的结构依然可以稳定。一般的甲烷汽水化合物组成为1摩尔的甲烷及每575摩尔的水，然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在o．9克／立方厘米。一升的甲烷气水包合物固体，平均包含168升的甲烷气体。

甲烷形成一种结构一型水合物，其每单位晶胞内有两个十二面体(20个端点因此有20个水分子)和六个十四面体（24个水分子）的水龙头结构。其水合值20可由MASNMR来求得。甲烷气水包合物频谱于275开尔文和31兆帕斯卡下记录，显示出每个笼形都反映出峰值，且气态的甲烷也有个别的峰值。