含煤岩系是指在一定构造空间（即盆地）内充填的沉积，具有三维空间形态的沉积实体。因此，是充填于含煤盆地的具有共生关系的沉积总体，它是依据具体的地质顶、底界面和侧向的各种地质边界（如沉积相的变化，地层的超覆、退覆及各种不整合关系）所围限的。含煤岩系的顶底界面不一定是等时性界面，可以是穿时性的。这是因为煤系大多是由陆源碎屑沉积物构成，而陆源碎屑沉积物又多是沉积盆地边缘发生的充填，即沉积物在盆地边缘被水等携带进入盆地内。

含煤岩系是在潮湿气候条件下形成的，所以组成含煤岩系的沉积岩颜色大都呈灰、灰绿、灰黑和黑色。岩性主要是各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩、灰质泥岩和煤组成，砾岩、黏土岩、石灰岩、铝质岩、油页岩、硅质岩和火成碎屑岩等也常出现在含煤岩系中。含煤岩系中碎屑岩的矿物成分取决于陆源区岩性成分和构造环境。含煤岩系中最常见的碎屑岩是石英砂岩、长石石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。不同沉积条件下形成的碎屑岩在成分、结构上差别很大。内陆条件下形成的含煤岩系，以过渡性的砂岩较多，如长石石英砂岩和岩屑石英砂岩等；砾岩和粗砂岩多形成近侵蚀区条件下的含煤岩系。含煤岩系通常富含植物化石或动物化石。有时还可见到多种碳酸盐（主要是菱铁矿）结核、硫铁矿结核以及硅质结核等。

含煤岩系岩层层序在岩性特征、粒度特征、结构构造以及生物化石含煤岩系的岩性和沉积相在垂直剖面上常显示有规律的变化。美国中西部煤田宾夕法尼亚期沉积的旋回结构及其成因解释1912年，美国地质学家J.A.艾登最先揭示美国伊利诺伊煤田石炭系的重复层序。1930年，美国地质学家R.C.穆尔和J.M.韦勒在研究北美宾夕法尼亚系时，注意到了各种沉积相在垂直剖面上有规律地交替出现的事实，并据此划分出了相旋回，每个旋回由海侵和海退两部分组成（见图）。含煤岩系中的旋回结构在许多煤田中得到证实。有人根据岩石粒度在垂直剖面上的粗细变化划分旋回，即粒度旋回。

在时代分布上，含煤岩系从古生代（主要是晚古生代）至古近纪、新近纪（第四纪也有含泥炭层的沉积发育）均有分布；在空间分布上，世界各大洲的许多地方都存在含煤岩系。不同时代、不同地区的含煤岩系，其特征不同。含煤岩系的厚度由几米到几十米甚至上万米，含煤层数由一层至一二百层不等，煤层厚度也相差悬殊，一些巨厚煤层的厚度超过100米。

成煤的沉积古地理环境特征是控制煤系形成的直接因素。当具备发育含煤盆地的构造条件、古气候和古植物条件以后，含煤沉积盆地的沉积古地理面貌是决定聚煤特征的重要条件。在煤系的形成过程中，泥炭堆积以前、堆积同期及其以后的沉积环境，都直接影响煤层的厚度和形态、煤层的倾向分布，以及煤岩的组成和煤质特征。成煤的泥炭沼泽形成以前的沉积环境，塑造了煤层聚集的地形、地貌条件，因而影响煤层的形态及分布。与泥炭沼泽同期存在的沉积环境配置，不仅直接影响煤层的形态及分布，而且与泥炭沼泽内部的环境共同控制了煤的组成，即煤岩、煤质的变化。成煤后的沉积环境，将影响泥炭层的保存条件及其后期剥蚀，而且间接影响煤质。

含煤岩系的变化主要受控于岩系形成时的古构造和古地理环境。含煤岩系堆积在坳陷或断陷盆地中，盆地的大小及其沉降幅度和速度直接控制了含煤岩系的原生分布范围和厚度。构造活动又通过塑造古地理环境，间接地影响着含煤岩系的岩性和沉积相组合。古地理环境及其变化制约了煤和含煤岩系的沉积特征。在煤地质学工作中非常重视含煤岩系沉积环境和沉积模式、成煤模式的研究，提出了三角洲、河流、冲积扇、湖泊、碎屑滨岸等多种环境的沉积模式和成煤模式，推动了对煤和含煤岩系沉积特征的成因解释和预测。

聚煤期后的构造活动直接影响到含煤岩系的赋存形态。有的含煤岩系形成后只受到微弱的破坏，产状平缓，构造简单；有的形成后经受强烈的构造运动，褶皱、断裂发育，或伴随岩浆侵入。