煤主要由有机质和无机矿物质的混合物组成，此外还有含量不同的水分。

煤中有机质是由原始植物演变而来的，它是植物生长过程中吸入组织内部的溶于地下水中的矿物质。煤中有机质主要是由碳、氢和氧3种元素组成，此外还有少量的氮、硫及微量的磷、砷、氯等元素。由于各种煤的碳、氢、氧、氮和硫等主要的比例不同，导致煤的组成结构不同。

碳碳是煤在燃烧过程中产生热量的重要元素。一般来说，煤中碳含量越高，煤的发热量越大。煤中含碳量随煤化程度的加深而增高。

氢氢也是煤中重要的可燃物质，氢的发热量最高，燃烧时每千克氢的低位发热量可高达120370千焦，是纯碳发热量的4倍。氢含量随煤化程度的提高而逐渐下降。

氧煤中的氧多以梭基、经基和甲氧基等含氧官能团的形态存在。氧含量随煤化程度的提高而降低。煤在燃烧时氧和煤中的氢元素结合生成水，所以氧不但不能产生热量，反而会吸收热量。

氮氮来源于成煤植物的蛋白质，煤化程度越高，氮含量越低。煤在燃烧时，氮元素以气体(N2)形态析出。

硫煤中的硫有有机硫和无机硫之分。有机硫来源于成煤植物中的蛋白质，在煤中分布不均匀，很难用洗选方法脱除。无机硫则是混人煤中的黄铁矿，可用洗选方法脱除。

煤的化学成分统计表

将其折算成原子比，可用C135H96O9NS代表，此外，煤中也还有微量的其他非金属和金属元素。

煤中的无机组分有矿物质和水分两种。无机矿物质是煤中除水分以外的所有无机质的总称。无机矿物质燃烧时发生水解、氧化反应变成灰分，它也是降低煤的有效热值的有害成分。