天然气输送的方式主要包括管线输送，这是最主要的运输方式。管线分为三种类型：采集管线、干线或输送管线以及配气管线。采集管线将气井与天然气加工厂连接起来。由于井下压力通常足以使天然气自然溢出地表，因此天然气通过采集管线被送往加工厂。对于低压气井，需要在井口附近安装小型压缩机，以增加出口处的压力，满足输送至加工厂的压力要求。多口井的出气管线可以连接至一条较大的管线，然后一同输往加工厂。出气管线的长度通常不长，仅有几英里。这种管线直径较小，一般在2至4英寸之间。工作压力也不高，通常在几百磅/平方英寸（psi），有时可达2000psi。管线长度、操作压力、直径及天然气井出气管线的长度取决于井的产能、产出天然气类型、加工厂处理条件、地理位置等因素。
天然气在油气田加工厂处理后，进入输气管线系统，最终分配至商业用户、工厂和居民用户。配气由公共事业部门完成，他们将来自输气管线的天然气储存，并通过小型、带有计量装置的管线输送给每个用户。天然气输送系统覆盖广泛地理范围，可长达数百英里。输送管线在较高压力下运行，起始端的压缩机为天然气在管线中的流动提供能量。沿线设置的加压站用于维持所需压力。加压站间的距离取决于天然气输送量、管线直径等因素。通过增加加压站数量，可以提高输送能力。输气管线通常由钢制成，埋设于地下。每根钢管通过焊接方式连接，外层有保护层以防腐蚀。管线直径最大可达60英寸。
天然气输送到大规模用户群的系统包括多个加压站和处理厂，运行复杂且具有挑战性。计算机和先进技术的交换系统使得管线操作者能够以最低的故障率更好地为用户提供服务。美国的天然气输送系统管线总长度超过30万英里，不包括区域性的配气管线。这些管线必须由周围仪器远程控制，以确保准确获取气流成分和条件数据。大多数公司使用管线控制和数据探测系统（SCADA）维护从遥测点获取的数据，包括一些无人看管的站点。
20世纪80年代到90年代初，人们对天然气输送系统进行了大量投资，提高了美国东北部、西海岸和佛罗里达地区的系统工作能力。然而，这些系统在能力、效率和性价比方面仍有待提高，因为运输费用在用户使用天然气的花费中占有很大比例。
天然气输送量需求对于任何给定管线或整个行业来说都是变化的。天然气需求量每年通常增长2%至3%，但无法保证这种增长会出现在哪条管线上。对需求进行预算，并规划未来需求，以确定建设足够大的管线满足任何需求量还是仅满足当前需求。如果管线铺设完成后，较长时间内有大量额外输送量，则该系统将受益。如果仅铺设了一条直径较小的管线，而用户需求超过其输送量，则系统必须扩大容量。可以通过增加更多泵或压缩机、在全程沿线或部分线段平行铺设附加管线进行增容。平行安装的管线称为复线。大多数管线设计都考虑到了一些额外的输送能力，因此管线能力可以通过加压或增加泵功率提高。能够通过增加功率而提高压力的工作受限于系统最大允许操作压力。最大操作压力由一系列适用于该管线尺寸、重量和钢材成分以及管线铺设位置的要求来确定。
管线设计的关键因素包括：管线的直径、长度、特定的重量与密度、压缩系数、温度、粘度、摩擦系数等。主推进器是电动机或涡轮机，为天然气通过管线提供所需功率。压缩机或泵站的大小没有统一标准。燃气轮机广泛用于驱动管线的泵和天然气输送中的离心式压缩机。控制与编制进度计划是管线操作人员最重要的功能之一，他们必须确保在指定时间内管线能够为用户提供所需输送量。计量仪有孔板式、容量式和涡轮式等类型，用于测量管线内天然气流体的体积。天然气热值的测量对于用户合理付费和天然气生产商获得满意价格很有前景。
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