甲烷是结构简单的碳氢化合物。广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑井气之中，是优质气体燃料，也是制造合成气和许多化工产品的重要原料。从分子的层面上来说，甲烷是一种比二氧化碳更加活跃的温室气体，但它在大气中数量较少。
甲烷，化学式CH₄，是简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp³杂化的方式组成，因此甲烷分子的结构为
分子结构图
正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。极难溶于水。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。从理论上说，甲烷的键线式可以表示为一个点“·”，但实际并没有看到过有这种用法，可能原因是“·”号同时可以表示电子。所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、silvhuatan和氢氰酸等。
