主要成分包含50%～80%甲烷、20%～40%二氧化碳、0%～0.5%氮气、小于1%氢气、小于0.4%氧气和0.1%～3%硫化氢等气体。

将农作物秸秆、家禽粪便等低劣生物质通过厌氧发酵，既可生产沼气用作燃料，又可处理有机废物保护环境，同时沼气发酵后产生的沼液、沼渣又是优质的有机肥料。沼气燃烧后产生的CO₂被植物通过光合作用再生成植物有机体，又转变为沼气发酵原料，因此生物燃气是一种发展很快的清洁可再生能源。生物燃气技术的发展与能源产业的建立对人类解决能源和环境问题具有重要的意义。

通过厌氧发酵的方式生成沼气（以甲烷为主）是相对成熟的高生物质能源化利用方式。沼气发酵过程实际上是这些微生物所进行的一系列生物化学的偶联反应，可分为不产甲烷菌和产甲烷菌两大类群。其中不产甲烷菌包括发酵细菌、产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌。它们在功能生态位上起到承上启下的作用，其作用产物都是产甲烷菌的基质，如发酵性菌群产生的丙酸、丁酸和乙醇等均需通过产氢产乙酸菌转化为乙酸才能进一步被产甲烷菌利用，是大分子有机物甲烷消化过程必不可少的重要环节。

除甲烷外，高含水率生物质通过厌氧发酵的方式还可以生成生物氢气。氢气的质量能量密度高，燃烧产物只有水，是理想的清洁能源载体。相比化石燃料制氢、电解水制氢等方法，利用生物质通过厌氧发酵方式制取氢气具有能耗低、原料可再生、碳中性以及反应条件温和等优点，已经逐渐成为制氢领域的一个研究热点。高含水率生物质通过厌氧发酵得到的生物氢气，既可以单独作为氢气燃料，也可以与厌氧发酵得到的生物甲烷按比例混合得到新型的生物氢烷气，以提升燃烧效率并降低污染排放。