本发明涉及煤气化综合应用领域，公开了焦炉气甲烷化制天然气的方法和系统。该方法包括：在催化剂I的存在下，将焦炉气进行一级等温甲烷化反应；将得到的一级反应气进行一级冷凝气液分离得到一级气相和一级液相；将一级气相与二氧化碳混合，在催化剂II的存在下，将得到的混合气进行二级等温甲烷化反应；将得到的二级反应气进行二级冷凝气液分离得到甲烷产品气和二级液相；催化剂I与催化剂II相同或不同，各自独立地为甲烷化催化剂，甲烷化催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分和助剂，其中，活性组分为非晶态镍，助剂选自La和/或Ce的氧化物。该方法和系统有利于减少甲烷产品气中的碳氧化合物，实现过剩氢气和CO2的资源化利用，增加甲烷产品气的产量。