Zkapalňování zemního plynu se řídí zákony termodynamického fázového přechodu. Když je teplota pod kritickým bodem (methan -82,6 stupně), plynná fáze se může přeměnit na kapalnou fázi zvýšením tlaku nebo snížením teploty.
Za normálního tlaku vyžaduje zkapalnění chlazení na -162 stupňů, zatímco při tlaku 4,5 MPa vyžaduje pouze chlazení na -84 stupňů. Tento proces vyžaduje překonání kinetické energie molekul plynu, čehož je dosaženo tím, že kompresor vykonává práci a tepelné výměníky odebírají teplo, čímž se snižuje vnitřní energie.
Produkt vzniklý po zkapalnění se nazývá zkapalněný zemní plyn (LNG), jehož hlavní složkou je metan. LNG má objem 625krát menší než stejné množství zemního plynu, což usnadňuje skladování a přepravu. LNG má bod vzplanutí přibližně 650 stupňů a rozsah výbušnosti 4,7 % ~ 15 %, takže jeho výroba a použití je relativně bezpečné.