所形成的分子轨域构成，最低能量的分子轨域为的2s轨域上的碳与同相组合的1s轨域上的四个氢原子的重叠的结果，而能量稍微高一点的由三个分子轨域重叠的结果，即氢原子的一个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，