L'extraction du gaz naturel commence par le forage d'un puits. Ces puits sont forés spécialement pour le gaz naturel, mais comme le gaz naturel se trouve souvent dans les mêmes gisements que le pétrole, l'extraction du gaz naturel est parfois une opération secondaire à l'extraction du pétrole, ou est pompée dans le puits pour une extraction future. Dans une opération typique, le puits est foré, un tubage en béton et en métal est installé dans le trou et une pompe de collecte est installée au-dessus.
Après avoir été remonté de son gisement souterrain, le gaz naturel brut est d'abord transporté vers un point de collecte. Ici, les pipelines de tous les puits adjacents rassemblent le gaz brut pour un prétraitement, qui élimine l'eau et les condensats. Ensuite, il est presque toujours acheminé vers une usine de transformation. Si cela n’est pas réalisable, le gaz est pompé vers une installation de stockage souterraine pour être acheminé et utilisé ultérieurement. Il est trop coûteux de liquéfier du gaz naturel brut pour l'expédier à une raffinerie, et cela est rarement, voire jamais, fait.
Le gaz naturel brut est principalement composé de méthane, mais contient également un grand nombre d’autres gaz d’hydrocarbures. La première étape consiste à éliminer les gaz acides par traitement aux amines ou par membrane. Cet acide est généralement transformé en produits soufrés. Ensuite, toute eau restante est éliminée, puis le mercure est éliminé en filtrant le gaz sur du charbon actif. Enfin, l’azote et les liquides de gaz naturel sont extraits par distillation cryogénique à basse température. Il en résulte le gaz « naturel » qui est utilisé pour cuisiner et chauffer les maisons.