En naturgasbus fungerer på samme måde som diesel- og benzinkøretøjer med en stempelmotor med intern forbrænding, og naturgassen lagres i tanke, som for eksempel kan være placeret oven på taget. Men naturgassen er i modsætning til diesel, benzin og flaskegas ikke flydende. For at kunne lagre en tilstrækkelig energimængde komprimeres naturgassen derfor til et højt tryk, typisk til cirka 200 bar.

Tankes hurtigt på fyldestation eller langsomt natten over
Naturgassen komprimeres i en fyldestation, som benyttes til påfyldning af køretøjet. Fyldestationerne kan fungere som almindelige offentlige stationer, der fungerer præcist ligesom en benzinstation. Tankningen foretages på få minutter. Fyldestudsen kobles til med et håndtag, som sikrer en sikker og tæt tilkobling.

Til erhvervsmæssigt brug findes der også langsom-fyldestationer, hvor en bus for eksempel fyldes i løbet af natten, når den alligevel står parkeret. Der findes også tilsvarende hjemmefyldestationer, som kan etableres i private hjem.