Doğal gazın sıvılaştırılması termodinamik faz geçiş yasalarını takip eder. Sıcaklık kritik noktanın (metan -82,6 derece) altına düştüğünde, basıncın arttırılması veya sıcaklığın azaltılmasıyla gaz fazı sıvı faza dönüştürülebilir.
Normal basınç altında sıvılaştırma -162 dereceye kadar soğutmayı gerektirirken, 4,5 MPa basınçta sadece -84 dereceye kadar soğutma gerektirir. Bu işlem, kompresörün iş yapması ve ısı eşanjörlerinin ısıyı uzaklaştırması ve böylece iç enerjinin azaltılmasıyla elde edilen gaz moleküllerinin kinetik enerjisinin aşılmasını gerektirir.
Sıvılaştırma sonrası oluşan ürüne, ana bileşeni metan olan sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) adı verilmektedir. LNG'nin hacmi doğal gazın aynı kütlesinden 625 kat daha küçüktür, bu da depolanmasını ve taşınmasını kolaylaştırır. LNG'nin parlama noktası yaklaşık 650 derece ve patlama sınırı aralığı %4,7~%15 olup, üretimi ve kullanımı nispeten güvenlidir.