天然气是多种化工产品的主要原料，其中最重要的用途是合成氨、尿素、甲醇、甲醛和乙烯。

农业是国民经济的重要支柱，发展农业离不开化肥。石油和天然气与现代农业密不可分。化肥中最主要的是氮肥，生产氮肥的原料过去是煤，现在主要是天然气。尿素是一种主要的氮肥。合成氨是生产氮肥和尿素的主要原料。在生界合成氨产量中，80%是以天然气为原料。氨除了作为化肥外，还有许多其他用途。例如氨可以用于制冷设备中，是最常用的冷冻剂；氨经过氧化可制成硝酸，硝酸和氨又可生成硝酸铵，硝酸铵不仅是肥效极好的氮肥，还可以制成炸药。

世界甲醇生产中70%以上也是以天然气为原料。甲醇是世界大宗有机化工产品之一，可用它制取甲醛和醋酸等。甲醇本身还可用作汽车燃料，燃烧性能好、污染少。天然气中的乙烷和丙烷经高温裂解可生产乙烯，乙烯是用途最广的有机化工基础原料。乙烯聚合后可得到聚乙烯树脂，可用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等。以乙烯为原料可生产氯乙烯，聚氯乙烯也是用途非常广泛的树脂。此外，从乙烯还能制成乙醇、乙二醇、醋酸等。以天然气为原料生产的乙烯约占世界乙烯总产量的1/3。随着天然气产量的增加和乙烷、丙烷回收率的提高，天然气在乙烯生产原料中所占比例正在逐步增加。