沼氣是壹些有機物質（如稭稈、雜草、樹葉、人畜糞便等廢棄物）在壹定的溫度、濕度、酸度條件下，隔絕空氣（如用沼氣池），經微生物作用（發酵）而產生的可燃性氣體。沼氣是氣體的混合物，其中含甲烷60～70％，此外還含有二氧化碳、硫化氫、氮氣和壹氧化碳等。它含有少量硫化氫，所以略帶臭味。發酵是復雜的生物化學變化，有許多微生物參與。反應大致分兩個階段：（1）微生物把復雜的有機物質中的糖類、脂肪、蛋白質降解成簡單的物質，如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。（2）由甲烷菌種的作用，使壹些簡單的物質變成甲烷。
要正常地產生沼氣，必須為微生物創造良好的條件，使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機物質發酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結果，因此要造成壹個厭氧菌活動的缺氧環境。在建造沼氣池時要註意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池裏要維持20～40℃，因為通常在這種溫度下產氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養分。微生物要生存、繁殖，必須從發酵物質中吸取養分。在沼氣池的發酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農作物的稭稈等纖維素能提供碳元素。第四，發酵原料要含適量水，壹般要求沼氣池的發酵原料中含水80％左右，過多或過少都對產氣不利。第五，沼氣池的pH值壹般控制在7～8.5。
沼氣是由意大利物理學家A.沃爾塔於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壹株甲烷菌（但不是純種）。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株，中國於1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。
世界上第壹個沼氣發生器（又稱自動凈化器）是由法國L.穆拉於1860年將簡易沈澱池改進而成的。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。第二次世界大戰後，沼氣發酵技術曾在西歐壹些國家得到發展，但由於廉價的石油大量湧入市場而受到影響。後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。中國於20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區建成了第壹個沼氣池,隨之成立了中華國瑞瓦斯總行,以推廣沼氣技術。1985年中國農村戶用沼氣池的數量達 500萬個。目前中國高速率厭氧消化工藝生產性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。
沼氣是壹種混合氣體，主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占60％壹70％，二氧化碳占30％壹40％，還有少量氫、壹氧化碳、硫化氫、氧和氮等氣體。由於含有可燃氣體甲烷，故沼氣可做燃料。沼氣是細菌在厭氧條件下分解有機物的壹種產物。城市有機垃圾、汙水處理廠的汙泥、農村的人畜糞便、作物稭稈等，皆可做產生沼氣的原料。細菌分解有機物的過程，大體分為兩個階段：第壹階段，將復雜的高分子有機物質轉化為低分子的有機物，例如乙酸、丙酸、丁酸等；第二階段，將第壹階段的產物轉化為甲烷和二氧化碳。
在上述過程中，起發酵分解作用的是多種細菌***同作用的結果。為了使沼氣發酵持續進行，必須提供和保持沼氣發酵中各種微生物所需的生活條件。產生甲烷的細菌是厭氧的，少量的氧也會嚴重影響其生長繁殖。這就需要壹個能隔絕氧的密閉消化池。溫度在厭氧消化過程中是壹個重要因素，甲烷菌能在0壹80℃的溫度範圍內生存，有分別適應低溫(20℃)、中溫(30℃)、高溫(50℃)的各類細菌，最適宜的繁殖溫度分別為15℃、35℃、53℃左右。甲烷菌生長繁殖最適宜的pH值約為7．0壹7．5，超出此範圍，厭氧消化的效率就會降低。在厭氧消化過程中擔負廢棄物發酵作用的細菌，還需要氮、磷和其他營養物質。投入沼氣池的原料比例，大體上要按照碳氮比等於20：1壹25：1。此外，還應控制影響沼氣發酵的有害物質濃度。
在農村怎樣開發使用沼氣.
壹、4—5口之家，壹般建壹個8立方米的沼氣池，就夠用了。
二、壹般需要二千元左右。主要是材料費用約壹千元，如水泥、沙石、磚塊、少許鋼筋；建池技工的工資三百多元；沼氣器材三百多元，如沼氣竈、壓力表、管道、脫硫器等等；挖池力資歷150元左右；小工費用不著150元左右。
三、沼氣難以液化灌裝。因為沼氣的主要成份是甲烷，液化點的溫度太低，要求的壓力太大。