煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学及物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。

在地表常温、常压条件下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用后，转变为泥炭或腐泥（泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积，经生物化学变化转变成泥炭的过程，腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程，腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质）；泥炭或腐泥被埋藏以后，由于盆地基底下降而沉到地下深部，经成岩作用而转变为褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变为烟煤或无烟煤。冰川过程可能有助于成煤植物遗体的汇集和保存。

在整个地质年代中，全球范围内有3个大的成煤期：

(1)古生代的石炭纪（石炭纪是植物和两栖动物的繁盛时代，是古生代的第5个纪，始于距今约3.55亿～2.95亿年，石炭纪时陆地面积不断增加，气候温暖、湿润，大陆上出现了大规模的森林，给煤的形成创造了有利条件）和二叠纪（二叠纪是古生代的第6个纪，也是最后一个纪，约开始于2.9亿年前，结束于25亿年前），成煤植物主要是袍子植物，主要煤种为烟煤和无烟煤。

(2)中生代的侏罗纪（侏罗纪是中生代的第2个纪，界于三叠纪与白垩纪之间，约1.996亿～1.455亿年前）和白垩纪（白垩纪是中生代的最后一个纪，位于侏罗纪和古近纪之间，约1.4550亿～6550万年前），成煤植物主要是裸子植物，主要煤种为褐煤和烟煤。

(3)新生代的第三纪（第三纪是新生代的最老的一个纪，距今6500 万～180万年，是被子植物繁盛的时代），成煤植物主要是被子植物，主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。