在实验室中对气水合物的研究得知，影响水合物形成的重要因素主要是物质、合适的温压和时空条件。同样，在自然环境中，这些也是影响气水合物形成的因素，只是表现的方式不同。

　　在自然环境中，气水合物的形成主要与两种物质有关，水和气。天然气水合物通常存在于沉积物中，因此水的主要来源是孔隙水。根据ODP调查，即使在海底下1000m的深度，沉积物中孔隙水的含量仍然会达到20%，所以水合物的形成是不缺水的。根据天然气水合物中气体的成分和同位素分析，气体有两种来源：生物成因气和热成因气。生物成因气主要来自沉积物中细菌对有机质的分解作用，通常作用于原地生成的水合物；热成因气来自比水合物生成深度深得多的有机质的热分解作用，因此必须要向上迁移至水合物形成的深度。虽然水合物气体的成分和同位素分析结果表明大部分天然气水合物由生物成因气生成，但是这一点并没有得到沉积物中有机质含量的证实。例如，日本近海南海海槽的TOC通常小于1.0%，这样，如果所有的有机质同时转变成甲烷气，则水合物饱和度约为20%。显然，根据孔隙水化学和地球物理测井数据的估算，原地的生物气不足以使孔隙的饱和度达到80%。此外，沉积物中的有机质也不能在同一时刻发生分解。再者，ODP调查也证实沉积物中的有机质随着埋深的增加逐渐分解而决不是一朝一夕的事情。由此可见，从沉积物深处迁移上来的气体应该是水合物生成的主要来源。

　　天然气水合物受到稳定条件的限制，只能在温度压力条件使气水合物保持稳定的环境中生成。这样，天然气水合物主要存在于永冻区和大陆架的一定深度范围内。海洋气水合物形成的可能深度取决于水温和现有气体的成分。根据水温的观测结果，甲烷水合物的生成深度位于海平面以下超过500m的范围内。然而，如果存在着乙烷、丙烷之类的热成因气体，这个深度可能要浅一些。

　　气水合物通常形成于几毫微米至几厘米的沉积物孔隙中。在断层或断裂发育的情况下，沉积物中会产生很大的孔隙。一般说来，沉积物孔隙为几毫微米至约1000nm，比气水合物单位晶胞（甲烷水合物为12?）大得多，因此水合物的生成从来不缺少足够的空间。然而，如果沉积物孔隙的尺寸小于10nm，会使其稳定度临界条件变窄，这样会影响水合物的形成。野外调查和实验结果也表明，沉积物中气水合物的饱和度受到沉积物类型的影响：砂中的饱和度高而富粘土沉积物中的饱和度低。

　　说到水合物生成的时间问题，主要是指实验室中实验所需的还原时间，考虑到漫长的地质历史（数万年或更长），自然环境中的还原时间（分钟、小时或几天）均可忽略不计。可是，在自然环境中，我们以其它的方式来看待时间概念。孔隙水中的气体饱和度是水合物成核的基本条件。在实验室中很容易使水中的气体发生饱和，但是在自然环境中这需要一个漫长的过程。孔隙水出现气体饱和所需的时间长度主要取决于来自沉积剖面深处的气体通量，如果这个气体通量很大，则所需的饱和时间可能会很短。