Le forme di carbone derivano dall'alterazione fisica e chimica della torba organica. Questo processo, chiamato coalizzazione, richiede centinaia di anni per essere completato. Durante la coalizzazione, il muschio di torba subisce una serie di trasformazioni a seguito di decadimento batterico, compattazione, variazioni di temperatura e tempo.
La formazione di carbone avviene ovunque ci siano grandi depositi di torba. Questi depositi si trovano spesso in profondità nel terreno e richiedono molti anni per accumularsi. I depositi di torba contengono una grande porzione di muschio, ma maturano molti altri tipi di materiali organici mentre progrediscono nel tempo, tra cui foglie di piante e alberi, minerali, argilla e persino resti di animali. Alcuni depositi, in particolare quelli situati in prossimità dei vulcani, contengono anche tracce di ceneri e carbone carbonizzato.
Gli ingredienti dei depositi di carbone decadono nel tempo; numerosi batteri, che accelerano il processo, accelerano questo processo. La disgregazione della materia organica è un passo importante nel processo di coalizzazione, ma il deposito di torba deve essere sepolto nei sedimenti per consentire la trasformazione dalla torba al carbone. La sepoltura dei sedimenti spreme l'acqua in eccesso dalla torba, permettendole di assorbire complessi atomi di idrocarburi e calore. Segue una serie di reazioni chimiche; la miscela diventa ricca di carbonio e rilascia prodotti di scarto, producendo infine il prodotto finale del carbone.
