Uhlí se vytvářelo v bažinných ekosystémech jezerních pánví, říčních delt nebo nízko položených území při okrajích pevnin z těl pravěkých rostlin. Ty nejdříve díky energii slunce vytvářely ze vzduchu, vody a minerálních látek uhlovodíky. Po odumření pak klesaly pod hladinu bažiny, kde se v prostředí bez přítomnosti kyslíku nemohly rozložit běžnými biologickými procesy. Doklady o tomto původu uhlí a druhovém složení pravěkých ekosystémů poskytují četné paleontologické nálezy.
Další geologické procesy pak překryly vrstvy biologického původu jinými materiály – často náhle díky nejrůznějším katastrofám. Svědčí o tom skutečnost, že přechody mezi uhelnou slojí a okolní horninou bývají nezřídka velmi ostré.
Hmota zpočátku podobná rašelině se postupně dostávala do větších hloubek. Díky zvyšujícím se tlakům a teplotám z ní byla vytěsňována voda a jiné látky, zatímco podíl uhlíku rostl.
Přeměnu biologického materiálu na uhlí zjednodušeně vyjadřuje rovnice:
biologický materiál (celulóza) = oxid uhličitý + voda + metan + uhlík (uhlí)
Udává se, že na vznik uhelné sloje o síle jednoho metru bylo třeba asi třicetimetrové vrstvy rašeliny. Uhlí je tak tím kvalitnější, čím déle tento proces probíhal – nejdokonalejším a konečným produktem zuhelňování je grafit (tuha) s téměř stoprocentním obsahem uhlíku.
Největší a nejkvalitnější uhelné sloje se tvořily v období prvohor příznačně nazývaném karbon, do kterého spadá také vznik ostravsko-karvinského uhlí. Uhlí se pak tvořilo ještě v prvohorním období zvaném perm a i v pozdějších dobách. S ubývající dobou zuhelňování však kvalita klesá – jinými slovy: nejen víno a whisky stárnou k dokonalosti.
V bažinných ekosystémech vzniká uhlí i dnes, šikovný právník by tedy nebyl bez naděje při pokusu prohlásit jej za trvale obnovitelný zdroj. Z dnes vznikající suroviny se však budou radovat až naši následovníci za desítky nebo stovky milionů let.