沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%-80%甲烷（CH4）、20%-40%二氧化碳（CO2）、0%-5%氮氣（N2）、小于1%的氫氣（H2）、小于0.4%的氧氣（O2）與0.1%-3%硫化氫（H2S）等氣體組成 。由于沼氣含有少量硫化氫，所以略帶臭味。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6-20.8%（按體積計）的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。

沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即會燃燒。每立方米純甲烷的發熱量為 34000千焦，每立方米沼氣的發熱量約為20800－23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料。

 沼氣是由意大利物理學家A.沃爾塔于1776年在沼澤地發現的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌（但不是純種）。中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。世界上已分離出的甲烷菌種近20株。

 世界上第一個沼氣發生器（又稱自動凈化器）是由法國L.穆拉于1860年將簡易沉淀池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設施及集氣裝置的消化池，這是現代大、中型沼氣發生裝置的原型。第二次世界大戰后，沼氣發酵技術曾在西歐一些國家得到發展，但由于廉價的石油大量涌入市場而受到影響。后隨著世界性能源危機的出現，沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發酵工藝流程──高速率厭氧消化工藝產生。它突破了傳統的工藝流程，使單位池容積產氣量（即產氣率）在中溫下由每天1立方米容積產生0.7-1.5立方米沼氣，提高到4-8立方米沼氣，滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。