Często występuje w towarzystwie innych węglowodorów, sporadycznie w towarzystwie helu i azotu.
Metan atmosferyczny mały|Zawartość metanu mierzona do października 2019. Najwyższa zawartość wynosząca 1900,49 ppb została osiągnięta w listopadzie 2018 roku. W 2019 roku średni poziom metanu wyniósł 1874,7 ppb. Historyczne stężenia metanu w ziemskiej atmosferze znajdowały się w przedziale od 300 do 800 ppb.
Metan jest gazem cieplarnianym, którego potencjał cieplarniany jest 72-krotnie większy niż dwutlenku węgla (w skali 20 lat) lub 25 (w skali 100 lat). Szacuje się, że w 2001 roku metan odpowiadał za 20% wymuszenia radiacyjnego wśród gazów cieplarnianych (wykluczając parę wodną).
Pomiędzy 2015 a 2019 rokiem odnotowano gwałtowny wzrost poziomu metanu w atmosferze. W lutym 2020 roku doniesiono, że ilość metanu emitowanego przez przemysł paliw kopalnych mógł być znacząco niedoszacowany.
Zmiana klimatu może zwiększyć zawartość atmosferycznego metanu poprzez zwiększenie jego produkcji w naturalnych ekosystemach, tworząc sprzężenie zwrotne klimatu.
Metan wpływa także w niewielkim stopniu na degradację ozonosfery. mały|Charakterystyczna struktura hydratu gazu.