煤之所以可以燃烧，是因为它的主要成分是含量极高的碳元素，煤其实是由木头变成的。在几千万年或几亿年前，地球上的气候非常温暖湿润，生长着松柏、银杏等许多高大茂密的原始森林。由于气候的变化，植物大量死亡。死去的树木一层层地堆积在湖泊沼泽地带，被泥沙所掩埋。
在细菌的作用下，树木慢慢腐烂分解，后又经地下的高温高压作用，最后变成了黑糊糊的泥炭。此时，组成木纤维的碳、氢、氧三种成分中的氧和氢大都变成气体逃逸了，只留下了碳。
随着海陆的变迁，几万年后，泥炭层被越积越厚，越压越紧的泥沙层夹在中间，受到高压和地热的烘烤，碳元素的比例越来越高，就逐渐变成了褐煤，进而变为烟煤。最后变成纯净的无烟煤。如果将煤切成纸一样的薄片放在显微镜下，可以看到植物的细胞组织。在煤矿近旁的石头里，常可见到树枝和枝叶的化石。这些化石都记载着煤的身世和历史。
世界煤炭地层分布很不平衡，大多集中在温带和亚寒带，其中北半球一条分布带是从英国奔宁山麓向东横越法国、德国、波兰、俄罗斯，直到我国的华北和东北。另一条则横亘于北美中部。在南半球，仅分布在澳大利亚和南非的温带地区。
