非常規天然氣包括頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣等。研究指出，中國的非常規天然氣資源量是常規天然氣的5.01倍。

　　頁巖氣是指頁巖縫隙中的天然氣，據估計到2020年全中國需求量達到150億立方米。盡管中國頁巖氣資源量豐富，但相對于北美，四川盆地的頁巖氣埋藏深度較大。

　　以美國Appalachian盆地的Marcellus頁巖氣藏為例，深度介乎1220至2440米；四川長寧威遠龍馬溪的深度則介乎1500至4000米。此外，四川藏頁巖氣大多位于丘陵、低山地區，開採條件較復雜，成本亦較高。

　　煤層氣主要成分是甲烷，儲存于煤層內。中國煤層氣可採資源量估計達到10萬億立方米，估計到2020年每年消耗量約230億立方米。

　　致密砂巖氣（或稱致密氣）是指覆壓基質滲透率小于或等于0.1mD的砂巖氣層，中國致密砂巖氣資源量估計約12萬億立方米。相對于煤層氣、頁巖氣，中國在致密砂巖氣的開發步伐較快，2012年產量已超過300億立方米，到2015年料增至500億立方米。