O gás natural e o petróleo se originam da decomposição da mesma matéria orgânica, composta principalmente por restos de plantas e microorganismos marinhos, que ao longo de milhões de anos, sob condições de alta pressão e temperatura em bacias sedimentares, transformam-se em hidrocarbonetos. Essa relação comum de origem explica sua concorrência em reservatórios subterrâneos.

O gás natural, sendo mais denso do que o petróleo, tende a se acumular nas camadas inferiores das formações geológicas, enquanto o petróleo, devido à sua menor densidade, flutua acima, resultando em uma estratificação natural dentro das bacias sedimentares.

O gás natural e o petróleo se formam em períodos geológicos distintos, com o gás natural sendo produzido em uma fase posterior da história geológica, o que leva à sua presença em diferentes níveis de estratificação em comparação ao petróleo nas bacias sedimentares.

O gás natural é gerado exclusivamente em ambientes marinhos profundos, onde as condições de pressão e temperatura são ideais, enquanto o petróleo se forma predominantemente em ambientes terrestres, embora os dois possam eventualmente migrar e se encontrar em formações geológicas conjuntas.