На основании многочисленных физико-химических исследований механизм метанирования в обобщенном виде можно представить так. Водород диссоциативно хемосорбируется на катализаторе. Оксид углерода хемосорбируется прочнее водорода, поэтому СО может вытеснить водород с активного центра поверхности, на котором он адсорбирован. Так как С-атом хемосорбированной молекулы СО ориентирован по отношению к атому металла поверхности катализатора, вероятно, что гидрирование СО протекает через образование промежуточных кислородсодержащих соединений, которые в мягких условиях гидрирования могут конденсироваться. В результате последующего гидрирования этих промежуточных соединений образуются этан или высшие алифатические углеводороды.
Имеющийся в системе диоксид углерода в присутствии катализатора может легко превратиться в оксид углерода (а последний — гидрироваться), но, как уже говорилось, при конверсии образовавшегося оксида углерода с водой (побочный продукт метанирования) может получаться диоксид углерода.
Каталитическое разложение оксида углерода и последующее гидрирование углерода до метана [уравнения (4) и (5)] протекают намного медленнее, чем прямое образование метана, и практически в обычных условиях метанирования не дают существенного вклада в метанообразование.