天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料，天然气汽车已在世界和我国各省市得到了推广应用。
天然气汽车的工作原理与汽油汽车的原理一致。简言之，天然气在四冲程发动机的气缸中与空气混合，通过火花塞点火，推动活塞上下移动。尽管天然气与汽油相比，可燃性和点火温度存在一些差别，但天然气汽车采用的是与汽油车基本一致的运行方式。
燃料存储
大多是使用压缩天然气来供气运行的。天然气被压缩为20-25MPa，然后再泵入连接至汽车后部、上部或支架的高压筒形气瓶。 早期天然气汽车的储罐体积很大，占据了大量的后备箱空间，但是已开发出新一代轻量级气瓶。 这些全复合的气瓶又称为集成存储系统 (ISS)，外面包裹着玻璃纤维外壳和缓冲泡沫，可防止在事故中因冲击而遭受损坏。此外，这些气瓶的另一个特点是直径小，这样就可以将三个气瓶放置在一起，最大限度的节省存储空间。
发动机
天然气汽车的发动原理是，当天然气汽车发动机启动后，天然气从储气瓶通过软管导入燃料，在发动机附近，天然气将进入压力调节器从而实现降压。 然后，天然气将进入多点顺序喷射喷轨，该喷轨会将气体引入气缸中。 传感器和计算机将对燃料和空气的混合气体进行调节，以便火花塞点燃天然气时，燃烧更有效。 天然气发动机还包括锻造铝合金、高压缩活塞、镍钨硬化合金排气门座和甲烷催化转化器。
底盘
为燃料存储罐腾出更多空间，改装天然气汽车需要对汽车的悬架系统进行一些改进。 有时，在汽车的后部，会采用半拖臂悬架系统替换横向稳定杆悬架系统，这就为后部的支架提供了更多的空间，同时还可提供流畅舒适的乘驾感。天然气汽车还除去备用轮胎和千斤顶，从而实现了平底板式设计。 为弥补没有备用轮胎和千斤顶的不足，车上安装了“低压安全胎”，为更换轮胎提供基本保障。
