Ukapljivanje prirodnog plina slijedi termodinamičke zakone faznog prijelaza. Kada je temperatura ispod kritične točke (metan -82,6 stupnjeva), plinovita faza može se transformirati u tekuću fazu povećanjem tlaka ili smanjenjem temperature.
Pod normalnim tlakom, ukapljivanje zahtijeva hlađenje do -162 stupnja, dok je pri tlaku od 4,5 MPa potrebno samo hlađenje do -84 stupnja. Taj proces zahtijeva svladavanje kinetičke energije molekula plina, što se postiže tako što kompresor obavlja rad, a izmjenjivači topline oduzimaju toplinu, čime se smanjuje unutarnja energija.
Produkt koji nastaje nakon ukapljivanja naziva se ukapljeni prirodni plin (LNG), čija je glavna komponenta metan. LNG ima 625 puta manji volumen od iste mase prirodnog plina, što ga čini lakšim za skladištenje i transport. LNG ima plamište od približno 650 stupnjeva i raspon granice eksplozivnosti od 4,7%~15%, što njegovu proizvodnju i upotrebu čini relativno sigurnom.