Η υγροποίηση του φυσικού αερίου ακολουθεί τους νόμους της θερμοδυναμικής μετάβασης φάσης. Όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από το κρίσιμο σημείο (μεθάνιο -82,6 βαθμοί), η αέρια φάση μπορεί να μετατραπεί σε υγρή φάση αυξάνοντας την πίεση ή μειώνοντας τη θερμοκρασία.
Υπό κανονική πίεση, η υγροποίηση απαιτεί ψύξη στους -162 βαθμούς, ενώ σε πίεση 4,5 MPa, απαιτεί μόνο ψύξη στους -84 βαθμούς. Αυτή η διαδικασία απαιτεί την υπέρβαση της κινητικής ενέργειας των μορίων αερίου, η οποία επιτυγχάνεται με τον συμπιεστή που εκτελεί εργασίες και τους εναλλάκτες θερμότητας αφαιρώντας τη θερμότητα, μειώνοντας έτσι την εσωτερική ενέργεια.
Το προϊόν που σχηματίζεται μετά την υγροποίηση ονομάζεται υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG), του οποίου το κύριο συστατικό είναι το μεθάνιο. Το LNG έχει όγκο 625 φορές μικρότερο από την ίδια μάζα φυσικού αερίου, καθιστώντας ευκολότερη την αποθήκευση και τη μεταφορά του. Το LNG έχει σημείο ανάφλεξης περίπου 650 μοιρών και εύρος εκρηκτικού ορίου 4,7%~15%, καθιστώντας την παραγωγή και τη χρήση του σχετικά ασφαλή.