La prima fase della filiera è costituita a sua volta dalla produzione (estrazione sul territorio nazionale) e dall'importazione di gas naturale. In Italia viene prodotto il 10% del fabbisogno nazionale mentre il restante 90% viene importato dall'estero tramite gasdotti ed in minima parte tramite nave. L'Italia è collegata con i maggiori produttori esteri di gas (Libia, Algeria, Russia, ...) tramite una rete di gasdotti internazionali. Il trasporto via nave riguarda il Gas Naturale Liquefatto o GNL che tramite un processo chimico viene reso liquido per il trasporto e rigassificato una volta arrivato a destinazione per essere immesso in rete.

Il trasporto di gas naturale viene assicurato da Snam Rete Gas che detiene il 94% della Rete di Trasporto. Il monopolio di fatto di Snam Rete Gas è la conseguenza da un lato, della storia del settore, e dall'altro degli elevati costi per costruire metanodotti ed essere competitivi sul mercato. La rete di trasporto è poi suddivisa in rete Nazionale (circa 8.800 km) e rete Regionale (oltre 22.600 km). La prima collega i punti di ingresso nazionali (gas prelevato dai luoghi di produzione o di importazione) alla Rete di Trasporto Regionale che comprende invece l'insieme delle tubature che collegano la rete nazionale ed i centri di consumo (punti di consegna).

Lo stoccaggio di scorte di gas naturale è l'attività che consente la gestione dei picchi di domanda sul mercato. Infatti durante i periodi invernali, la domanda di gas per alimentare il riscaldamento nelle case aumenta considerevolmente in maniera imprevedibile. Il gas stoccato serve quindi a rispondere ai picchi improvvisi di domanda di gas. L'attività di dispacciamento consiste nell'organizzazione della rete in modo tale da garantire un equilibrio tra domanda ed offerta ed assicurare la fornitura di gas a tutti i consumatori.

L'attività di vendita all'ingrosso viene svolta dagli shipper, i quali acquistano il gas da importatori o da produttori nazionali e lo rivendono a clienti finali (industrie o centrali termoelettriche) oppure a società di vendita al dettaglio. Questa attività è stata liberalizzata ed oggi è tra le fasi più frammentate in termini di numerosità di operatori, della filiera del gas.

La distribuzione prevede la consegna del gas naturale ai clienti finali (punti di riconsegna) attraverso i gasdotti locali a bassa pressione. Si tratta quindi del tragitto tra il punto di consegna (fine della fase di trasporto, alta pressione) ed i clienti finali. La distribuzione è un'attività di servizio pubblico, gestita da 700 distributori, la cui concessione avviene tramite gara pubblica e regolata da un contratto di servizio.