頁岩氣的主要成分是烷烴，其中甲烷佔絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。頁岩氣是從頁岩層中開採出來的天然氣,主體位於暗色泥頁岩或高碳泥頁岩中，頁岩氣是主體上以吸附或遊離狀態存在於泥岩、高碳泥岩、頁岩及粉砂質巖類夾層中的天然氣，它可以生成於有機成因的各種階段天然氣主體上以遊離相態（大約50％）存在於裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態（大約50％）存在於乾酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態儲存於乾酪根、瀝青質及石油中天然氣也存在於夾層狀的粉砂岩、粉砂質泥岩、泥質粉砂岩、甚至砂岩地層中為天然氣生成之後，在源岩層內的就近聚集表現為典型的原地成藏模式，與油頁岩、油砂、地瀝青等差別較大。與常規儲層氣藏不同，頁岩既是天然氣生成的源巖，也是聚集和儲存天然氣的儲層和蓋層。因此，有機質含量高的黑色頁岩、高碳泥岩等常是最好的頁岩氣發育條件。
