प्राकृतिक गैस द्रवीकरण थर्मोडायनामिक चरण संक्रमण कानूनों का पालन करता है। जब तापमान क्रांतिक बिंदु (मीथेन -82.6 डिग्री) से नीचे होता है, तो दबाव बढ़ाकर या तापमान घटाकर गैस चरण को तरल चरण में परिवर्तित किया जा सकता है।
सामान्य दबाव में, द्रवीकरण के लिए -162 डिग्री तक ठंडा करने की आवश्यकता होती है, जबकि 4.5 एमपीए दबाव पर, इसे केवल -84 डिग्री तक ठंडा करने की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में गैस अणुओं की गतिज ऊर्जा पर काबू पाने की आवश्यकता होती है, जो कंप्रेसर द्वारा कार्य करने और हीट एक्सचेंजर्स द्वारा गर्मी को दूर करने से प्राप्त होती है, जिससे आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है।
द्रवीकरण के बाद बनने वाले उत्पाद को तरलीकृत प्राकृतिक गैस (एलएनजी) कहा जाता है, जिसका मुख्य घटक मीथेन है। एलएनजी का आयतन प्राकृतिक गैस के समान द्रव्यमान से 625 गुना छोटा है, जिससे इसे भंडारण और परिवहन करना आसान हो जाता है। एलएनजी का फ़्लैश बिंदु लगभग 650 डिग्री और विस्फोटक सीमा सीमा 4.7%~15% है, जिससे इसका उत्पादन और उपयोग अपेक्षाकृत सुरक्षित हो जाता है।