甲烷是最簡單的烴，由一個碳和四個氫原子通過sp3雜化的方式組成，因此甲烷分子的結構為正四面體結構，四個鍵的鍵長相同鍵角相等。在標準狀態下甲烷是一無色無味氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。從理論上說，甲烷的鍵線式可以表示為一個點“·”，但實際并沒有看到過有這種用法，可能原因是“·”號同時可以表示電子。所以在中學階段把甲烷視為沒有鍵線式。
甲烷主要是作為燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應用于民用和工業中。作為化工原料，可以用來生產乙炔、氫氣、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、四氯化碳和氫氰酸等。
甲烷是創造適合生命存在的條件中，扮演重要角色的有機分子。美國宇航局噴氣推進實驗室的天文學家，利用繞軌運行的“哈勃”太空望遠鏡得到了一張行星大氣的紅外線分光鏡圖譜，并發現了其中的甲烷痕跡。