天然气从开采到送达终端用户，需历经处理、储存和运输等多个环节。其中储存方式主要分为地上和地下两类。
地上储存以液化天然气（LNG）为主，天然气经脱水、脱硫和脱烃净化处理后，在低温条件下被液化，随后存放于专用储罐中。液化后的天然气体积仅为原气态体积的1/625。此外，还有压缩气（CNG）存储方式，但这种方式仅适用于管网未覆盖且用量少的用户，规模上无法与LNG媲美。
地下储存则是将天然气存储在盐穴、枯竭的油气藏和含水层等地下地质构造中。
地上和地下存储天然气各有优劣。地上储气设施主要用于天然气的短期和临时存放，优势在于天然气易获取，能快速满足应急需求。然而这种方式成本高昂，并且存在安全或散逸风险。地下储气则具有“量大管饱”的特点，使用年限可达30~50年或更长，但投入也不低，有时还需要垫底气，在取用上便利性较差，还会受到地质条件、设施的泵送能力、现有产能利用率等因素影响。
近年来，新能源持续发展和地缘政治冲突导致的化石能源危机，使得天然气存储的重要性和必要性愈加凸显。原本就有储气设施的国家进一步加大了建设力度，而缺少相关设施的国家也纷纷加快发展步伐，推动全球储气能力攀升至新高度。
国际天然气联盟（IGU）2025年报告显示，全球天然气总工作气量达到4240亿立方米，分别存储在各国699个储气设施中，日均抽取量约7371万立方米。这些储气设施大部分位于枯竭气田。其中北美可存储1640亿立方米，位居全球之首；欧洲紧随其后，为1420亿立方米；俄罗斯及中亚国家为830亿立方米；亚洲及太平洋国家为260亿立方米；中东地区为90亿立方米；拉美地区仅为2亿立方米。其他地区因存储数量过小可忽略不计。
不同国家和地区地下储气库的发展存在显著差异，很大程度上反映了天然气基础设施发展的成熟度不同，而这种发展又与该地区的天然气需求变化密切相关。相关数据表明，发达国家地下储气库的发展似乎陷入停滞，或仅呈现小幅增长态势。这可能是由于监管框架、市场结构、地质条件和新天然气项目整合等方面发生了变化，也说明地下储气库发展策略需要不断调整，以适应不断变化的能源市场。
北美洲：储气容量略有增加，但新项目开发进展缓慢。储气市场较为分散，以小型孔隙型地下储层为主，主要用于冬季天然气供需调节，是天然气基础设施的重要组成部分。
欧洲：储气容量较2020年~2022年的水平略有增加，这可能与欧洲地缘政治冲突有关。储气设施使用率较高，对能源系统至关重要。一些存储设施的扩建项目完工，弥补了废弃站点的容量损失。然而，当前复杂的地缘政治局势对欧洲能源供应产生了巨大影响，使得存储设施项目的进展受到制约。如何明确储气设施在能源转型中的作用，是欧洲面临的一大挑战。
俄罗斯及中亚地区：主要依靠天然气存储实现季节性平衡的调节和出口。大部分储气场所为大型多孔储层，利用率较高。
亚洲及太平洋国家：目前全球唯一的储气容量增长强劲的地区，这主要得益于中国从煤炭转向天然气的战略政策转变。尽管如此，基础设施建设仍落后于该地区天然气消费量的增长速度。
拉丁美洲：发展相对滞后，仅有Pilar储气项目有所推进。
在全球范围内，有659亿立方米的大型天然气地下储气项目处于规划和开发的不同阶段。其中新项目约占42%，其余为现有设施的扩建。