天然氣汽車是以天然氣為燃料的一種氣體燃料汽車。天然氣的甲烷含量一般在90%以上，是一種很好的汽車發動機燃料。天然氣被世界公認為是最為現實和技術上比較成熟的車用汽油、柴油的代用燃料，天然氣汽車已在世界和我國各省市得到了推廣應用。

天然氣汽車的工作原理與汽油汽車的原理一致。簡言之，天然氣在四沖程發動機的氣缸中與空氣混合，通過火花塞點火，推動活塞上下移動。盡管天然氣與汽油相比，可燃性和點火溫度存在一些差別，但天然氣汽車采用的是與汽油車基本一致的運行方式。

燃料存儲

大多是使用壓縮天然氣來供氣運行的。天然氣被壓縮為20-25MPa，然后再泵入連接至汽車后部、上部或支架的高壓筒形氣瓶。 早期天然氣汽車的儲罐體積很大，占據了大量的后備箱空間，但是已開發出新一代輕量級氣瓶。 這些全復合的氣瓶又稱為集成存儲系統 (ISS)，外面包裹著玻璃纖維外殼和緩沖泡沫，可防止在事故中因沖擊而遭受損壞。此外，這些氣瓶的另一個特點是直徑小，這樣就可以將三個氣瓶放置在一起，最大限度的節省存儲空間。

發動機

天然氣汽車的發動原理是，當天然氣汽車發動機啟動后，天然氣從儲氣瓶通過軟管導入燃料，在發動機附近，天然氣將進入壓力調節器從而實現降壓。 然后，天然氣將進入多點順序噴射噴軌，該噴軌會將氣體引入氣缸中。 傳感器和計算機將對燃料和空氣的混合氣體進行調節，以便火花塞點燃天然氣時，燃燒更有效。 天然氣發動機還包括鍛造鋁合金、高壓縮活塞、鎳鎢硬化合金排氣門座和甲烷催化轉化器。

底盤

為燃料存儲罐騰出更多空間，改裝天然氣汽車需要對汽車的懸架系統進行一些改進。 有時，在汽車的后部，會采用半拖臂懸架系統替換橫向穩定桿懸架系統，這就為后部的支架提供了更多的空間，同時還可提供流暢舒適的乘駕感。天然氣汽車還除去備用輪胎和千斤頂，從而實現了平底板式設計。 為彌補沒有備用輪胎和千斤頂的不足，車上安裝了“低壓安全胎”，為更換輪胎提供基本保障。