Methan se vyskytuje v atmosféře, kam se dostává zejména jako produkt rozkladu látek biogenního původu a tvoří tak podstatnou složku bioplynu. Nezanedbatelný podíl je produktem metabolismu velkých přežvýkavců. A další zdroje představují mokřady, rýžoviště, ale také termitiště.

V podzemí se methan nachází jako hlavní složka zemního a důlního plynu, či je rozpuštěný v ropě. Dále je také rozpuštěn ve vodě některých jezer, zvláště v Africe (jezero Kivu).

Pro tuto vlastnost je řazen mezi významné tzv. skleníkové plyny (je cca 20× účinnější než oxid uhličitý), které způsobují zvyšující se teplotu zemské atmosféry - globální oteplování.