Гумусовые угли образовались в результате преобразования органического вещества высших растений, а сапропелевые угли - при разложении остатков низших растений и микроорганизмов планктона. Кроме того, известны также переходные типы углей.

Угольное вещество состоит из органической массы, минеральных веществ и влаги, количество которых подвержено значительным колебаниям. Органическая масса углей является продуктом разложения и изменения в основном наземных болотных растений. Растительные ткани в зависимости от условий угленакопления подвергаются различным процессам превращения. По преобладанию в органической массе углей простых и сложных ингредиентов выделяются три типа углей: фюзено-ксиленовый, дюреновый и кларенрвый, имеющие между собой переходные формы.

Угольные пласты иногда сложены целиком или в своей значительной части одним из перечисленных выше основных типов углей, что создаёт однородную структуру угольного пласта, но в большинстве случаев отдельные петрографические разности переслаиваются, образуемые так называемые полосчатые угли.

В углях содержатся различные минеральные примеси. Источниками минеральных примесей могут быть: неорганические составные части растений, различный материал, приносимый водой и ветром на территории углеобразования, новые минеральные образования, возникшие в результате химического взаимодействия различных соединений, растворённых в воде и выпадающих в процессе угленакопления, или попадающие в трещины угольного пласта после его формирования. Минеральные примеси в углях содержатся в тонкорассеянном состоянии и в виде кристаллов и конкреций различной формы и величины. Состав минеральных примесей весьма различен - зёрна кварца, глинистое вещество, пирит, марказит, сульфаты, карбонаты, а также соединения, содержащие калий, натрий, серу, фосфор и редкие элементы (ванадий, германий и др.).

Химический состав углей с повышением степени метаморфизма изменяется в сторону увеличения в органической массе содержания углерода, уменьшения кислорода, водорода и азота. Теплота сгорания углей возрастает от слабометаморфизованных к среднейстепени метаморфизма и немного снижается у высокометаморфизованных углей. Спекаемость достигает своего максимкма в углях средней степени метаморфизма.

В результате различной степени метаморфизма угли дают генетический ряд, начинающийся бурыми углями и заканчивающийся антрацитами.

Бурые угли содержат сложные по составу гуминовые кислоты, органическая масса бурых углей характеризуется относительно невысоким содержанием углерода (65-75%), содержание водорода 4,5-5,5%, азота 0,5-1,5%. Характерным для бурых углей является высокое содержание влаги (10-25%), выход летучих веществ 41-50% и неспекающийся нелетучий остаток.

Антрацит содержит в органической массе более 90% углерода, 1,0-2,5% водорода и неболее 1% азота. Выход летучих веществ в них менее 9%, твёрдый нелетучий остаток всегда неспекшийся.

В настоящее время разделение углей на бурые и каменные производится по теплоте сгорания на влажную беззольную массу и по выходу щелочного экстрата (в пересчёте на гуминовые кислоты). Угли с теплотой сгорания на влажную беззольную массу 5700 ккал/кг и более, и выходом щелочного экстрата менее 3% условно относятся к каменным углям.

Антрациты разделяются на собственно антрациты с объёмным выходом летучих веществ менее 220см³/гр и полуантрациты с объёмным выходом летучих веществ 220-330см³/гр.