La liqüefacció del gas natural segueix les lleis de transició de fase termodinàmica. Quan la temperatura està per sota del punt crític (metà -82,6 graus), la fase gasosa es pot transformar en fase líquida augmentant la pressió o disminuint la temperatura.
A pressió normal, la liqüefacció requereix un refredament a -162 graus, mentre que a una pressió de 4,5 MPa, només requereix un refredament a -84 graus. Aquest procés requereix la superació de l'energia cinètica de les molècules de gas, que s'aconsegueix mitjançant el treball del compressor i els intercanviadors de calor eliminant la calor, reduint així l'energia interna.
El producte format després de la liqüefacció s'anomena gas natural liquat (GNL), el component principal del qual és el metà. El GNL té un volum 625 vegades menor que la mateixa massa de gas natural, cosa que facilita l'emmagatzematge i el transport. El GNL té un punt d'inflamació d'aproximadament 650 graus i un rang límit explosiu del 4,7% ~ 15%, cosa que fa que la seva producció i ús sigui relativament segur.