Галузь є природною монополією, якщо одна-єдина фірма забезпечує ринок будь-яким товаром або послугою з меншими витратами, ніж це вдалося б двом або більше конкурентам. Природна монополія виникає в тих випадках, коли випуск продукції вище необхідного рівня супроводжується економією від масштабу. На малюнку відображені середні сукупні витрати фірми, що має економію від масштабу виробництва. В цьому випадку при будь-якому обсязі випуску витрати мінімальні тоді, коли продукцію випускає єдина фірма. Іншими словами, при будь-якому обсязі випуску збільшення числа фірм-виробників веде до зменшення обсягу випуску кожної і до збільшення середніх сукупних витрат.
Мал. Економія від масштабу як причина виникнення монополії. Коли крива середніх сукупних витрат фірми є постійно спадної, має місце так звана природна монополія. В даному випадку, якщо виробництво розподілено серед двох або більшого числа фірм, кожна фірма виробляє менший обсяг продукції, а середні сукупні витрати зростають. Внаслідок цього при будь-якому обсязі випуску витрати мінімальні тоді, коли виробником є єдина фірма.
Яскравий приклад природної монополії - водопостачання населених пунктів. Щоб забезпечити водою жителів міста, фірма повинна побудувати водопровідну мережу, що охоплює всі його будівлі. Якби в реченні даної послуги конкурували дві або більше фірми, кожна з них повинна була б нести постійні витрати на будівництво свого водопроводу. Середні сукупні витрати на водопостачання мінімальні в тому випадку, коли весь ринок обслуговується єдиною фірмою.
Деякі товари мають властивість винятковості, але не є об'єктом суперництва. Як приклад можна привести міст, рух по якому не відрізняється особливою інтенсивністю. Міст має властивість винятковості, тому що збирач плати за проїзд по ньому може не дозволити комусь скористатися послугою. Однак міст не є об'єктом суперництва, оскільки його використання водієм однієї автомашини не применшує можливості інших автомобілістів. Оскільки в даному випадку неминучі постійні витрати на будівництво моста, а граничні витрати від чергової поїздки через річку нехтує малі, середні сукупні витрати поїздки через міст (рівні відношенню сукупних витрат до числа поїздок) зменшуються з ростом числа поїздок. Отже, міст є природною монополією.
Якщо фірма є природним монополістом, можливості підриву її влади знову вступають на ринок конкурентами мінімальні. Невпевнено можуть відчувати себе монополії, що не володіють ключовими виробничими ресурсами або повністю залежні від рішень уряду. Монопольно високий прибуток залучає нових бажаючих вступити на ринок, конкуренція загострюється. Навпаки, вступ на ринок природної монополії безперспективно, тому що конкуренти прекрасно розуміють, що не зможуть домогтися таких же низьких, як у монополіста, витрат, бо при вступі нової фірми частка ринку припадає на кожного його суб'єкта, зменшиться.
У деяких випадках одним з факторів, що визначають виникнення природної монополії, є розмір ринку. Ще раз розглянемо міст через річку. Коли населення прилеглих районів невелика, міст може бути природною монополією, так як він повністю задовольняє попит на поїздки через річку з низькими витратами. Однак у міру того як населення зростає, навантаження на переправу збільшується і для повного задоволення попиту, ймовірно, буде потрібно побудувати ще один або кілька мостів через цю ж річку. Таким чином, з розширенням ринку природна монополія може перерости в конкурентний ринок.