不一定是从完全竞争开始的，有些是从小企业联合开始的。但这种联合现在通常不被允许，目前的自然垄断通常是行政命令带来的自然垄断，或先入者形成的自然垄断。
自然垄断形成的原因是规模经济。简单来说，就是固定成本一次性投入之后可以使用极长的时间，这就使得企业生产的产品越多，单位产品内含的固定成本就越小，假设可变成本各企业相同。则生产规模越大的企业，单位成本越小，价格也就能压得越低。如果老企业早期通过高价格已经收回了固定成本，则后期可以提供极低的价格使得新企业无法生存。举个例子：某城市的水源是一口井，打井成本100万元。假设城市有10万人，每人每天必须取水一次，每次取水需要交钱。那么打井成本分摊到单天的取水成本就是10元/人*天，分摊到1年就是0.027元/人*天，分摊到10年就是0.0027元/人天。可见，随着销售量的增加，单位成本急剧减小。假设当前水价是3分/人*天，则先入者1年内已经收回成本。1年之后，有人新打了一口井，也想卖水。那么他面临的价格可能就是每人每天3厘钱不到的水价，收回成本需要10年，而老企业则无所谓，只不过利润率降低了而已，肯定不亏本。因此新企业无法生存，该地水源被老企业垄断。目前邮政、通信领域的自然垄断基本都是这样形成的。但邮政属于行政垄断+自然垄断（一方面私营企业不得介入信件邮寄，另一方面邮政遍布全国的网点的确是新入企业不可比拟的优势），石油属于行政垄断（私营炼油厂无勘探权，也无进口权）。国外的自然垄断通常是铁路（一般连地之间只需要一条铁路，第二条铁路既没有成本优势，也面临需求不足）、水厂（原因同上）