个s轨域电子和三个碳原子的p轨域电子重叠形成一个σ轨域，更精确的说法是，发生混成而形成了sp混成轨域。这种化合方式与实际观测到的甲烷光谱吻合。常温常压下的甲烷是一种无色无味的气体。家用天然气的特殊味道，是为了安全而添加的人工气味，通常是使用甲硫醇或乙硫醇。在一大气压力的环境中，甲烷的沸点是−161 °C。甲烷是一种十分容易闪燃甚至会爆炸的气体，只要空气中甲烷含量在4.4-17％的范围内就很容易起火或爆炸。目前已知有九种不同的固态甲烷晶体结构。若在常压下将甲烷降至甲烷的冰点会形成甲烷一（）的晶体结构，