液氧/甲烷推进剂的优缺点从物理性能看，甲烷属于低温推进剂，沸点为-161℃，其维护使用条件与液氢基本相同 。在烃类燃料中，甲烷粘性最小，是煤油的1/3.液态甲烷经过再生冷却后已接近气态或已经是气态 。因此，LO2/CH4有接近LH2/LO2的特性，即在燃烧室里喷嘴雾化的液滴细，蒸发快，燃烧速率高，具有燃烧性能好、燃烧稳定性高的优点 。
但由于甲烷沸点比液氢高很多，因此压缩液化相对要容易很多，在贮箱的绝热设计上也更容易，加上比重要比液氢大，因此环节了贮箱结构死重问题 。甲烷的另一大优点是比热高，是仅次于液氢的优良冷却剂，相比煤油不容易结焦，利用设计合理的再生冷却结构，可以带走推力室和其他热端部件的热量，并且可以采用对再生冷却有很高要求的分级燃烧循环或者膨胀循环，理论上氢氧低温发动机都具有改造为液氧/甲烷发动机的可能 。
膨胀循环主要用于上面级发动机，而上面级重量的减轻有助于降低下面级的性能要求，对多级火箭总体设计的全面优化有好处 。即便是采用燃气发生器循环，由于结焦极限温度接近1000℃，因此可以提高燃气发生器的工作温度，甲烷燃气发生器的效率可达98%，而煤油只有62%～81% 。根据液氧/甲烷发动机的优点，其应用方向包括两个方面：其一是用于可重复使用运载器，由于甲烷冷却性能良好、结焦温度高、富燃燃烧积碳少、沸点低、重复使用时无需清洗等特点，液氧/甲烷发动机是可重复使用运载器较为理想的选择；其二是用于运载器的上面级和长期在轨飞行器，由于液氧和甲烷沸点分别为90K和112K，接近空间温度，便于空间长期贮存，同时贮箱间无需特殊的绝热结构，因此液氧/甲烷发动机是未来无毒空间飞行器较好的动力选择 。
“宇宙神”V运载火箭采用的RD-180高压补燃煤油发动机，采用分级循环的液氧/煤油发动机经过多年的发展已经比较成熟，和液氧/甲烷发动机相比两者各有优缺点 。值得注意的是，本次试车的国产甲烷试验发动机采用的很可能是传统的燃气发生器循环，但对于分级循环的甲烷机国内已经开展预研多年了 。不过，甲烷的再生冷却优势在分级燃烧液氧/煤油出现后受到了削弱，1986年NASA曾经研究过烃类燃料与推力室壁的相容性问题，结果显示甲烷中含硫量高于5ppm时对铜内壁有明显腐蚀，而在冷却通道上镀金或铂后腐蚀明显减少，但贵金属的采用大大增加了发动机的生产成本 。
于此相对应的是，苏联在高压补燃煤油机上循环发过、结构设计、材料选用、燃料精炼四管齐下，使液氧/煤油发动机性能达到了与液氧/甲烷发动机相媲美的程度，这也是在一段时间内甲烷发动机受到冷遇的重要原因 。另外，甲烷密度太小，饱和蒸汽压高，致密度比冲太低和泵汽蚀性能不易保证，这一特性与液氢比较类似 。烃类燃料大多与液氧配伍，作为发动机推进剂组合 。
液氧/甲烷发动机的理论比冲比液氧/液氢发动机低很多，仅仅比液氧/煤油发动机高约100m/s，而密度比冲又比液氧/煤油发动机低很多，这导致燃料箱会有较大的结构死重 。同时，甲烷的使用安全性在烃类燃料中偏低，甲烷由于分子量较小，是空气的0.57倍，即比空气轻的多，任何泄出或渗漏，都可以像液氢一样，立即上升并散失在大气中 。
当然，甲烷毕竟比液氢要好些，更比同属低分子量烷烃的丙烷好，因为丙烷分子量不仅比甲烷多很多，也比空气大，任何泄出或渗漏，会积聚在地面或角落里，遇明火易爆炸；丙烷的爆炸容积百分数比甲烷低的多，丙烷为2.5%～9.5%，甲烷为5%～15%；自动点火温度丙烷也比甲烷低，丙烷为450℃，甲烷为540℃ 。使用安全性的次序为：煤油最好，甲烷次之，丙烷最差 。
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