煤是由古代植物經過一系列的生物化學和物理化學過程形成的。
這一過程主要包括以下幾個階段：首先，古代植物的遺體在沼澤、湖泊或淺海等環境中堆積，形成泥炭。這個階段被稱為泥炭化階段，涉及生物地球化學作用。隨著時間的推移和地殼運動，這些泥炭被深埋地下，經歷壓實、脫水和增炭的過程。這一階段稱為成岩作用，涉及物理化學變化。隨著溫度和壓力的增加，這些物質進一步經歷變質作用，逐漸轉變為褐煤、煙煤和無煙煤。在這一過程中，碳含量增加，水分和其他揮發性成分減少。
煤的形成是一個漫長而複雜的過程，通常需要數億年時間。全球共經歷了三個主要的成煤期：古生代石炭紀和二疊紀、中生代侏羅紀和白堊紀、新生代第三紀。每個時期都有特定的成煤植物和相應的煤種。例如，石炭紀和二疊紀時期的成煤植物主要是孢子植物，形成的煤種為煙煤和無煙煤；侏羅紀和白堊紀時期的成煤植物主要是裸子植物，形成的煤種為褐煤和煙煤；第三紀時期的成煤植物主要是被子植物，形成的煤種為褐煤和泥炭。