百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的極厚的的腐植質，由于地殼的不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經過一系列復雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可燃沉積巖，這就是煤炭的形成過程。具體過程如下。

第一個過程，在地熱和壓力的作用下，泥炭層發生壓實、失水、肢體老化、硬結等各種變化而成為褐煤。褐煤的密度比泥炭大，在組成上也發生了顯著的變化，碳含量相對增加，腐植酸含量減少，氧含量也減少。因為煤是一種有機巖，所以這個過程又叫做成巖作用

第二個過程，是褐煤轉變為煙煤和無煙煤的過程。在這個過程中煤的性質發生變化，所以這個過程又叫做變質作用。

地殼繼續下沉，褐煤的覆蓋層也隨之加厚。在地熱和靜壓力的作用下，褐煤繼續經受著物理化學變化而被壓實、失水。其內部組成、結構和性質都進一步發生變化。這個過程就是褐煤變成煙煤的變質作用。

在整個地質年代中,全球范圍內有三個大的成煤期：(1)古生代的石炭紀和二疊紀,成煤植物主要是孢子植物，主要煤種為煙煤和無煙煤。(2)中生代的侏羅紀和白堊紀,成煤植物主要是裸子植物.主要煤種為褐煤和煙煤。(3)新生代的第三紀,成煤植物主要是被子植物.主要煤種為褐煤,其次為泥炭,也有部分年輕煙煤。