煤中碳含量随着煤的煤化程度的加深而增高，如可接近植物纤维和木质素的泥炭、褐煤变到接近半石墨的无烟煤。人们也常把煤的煤化程度称作变质程度。与此相对应，煤中氢和氧的含量则随煤的煤化程度的加深而显著降低。因此人们很早就把元素组成作为煤炭科学的指标之一。例如，中国煤炭分类标准就把Hdaf作为划分无烟煤小类的指标之一。
煤中氮主要由成煤植物中的蛋白质转化而来。以蛋白质氮形态存在的氮仅见于泥炭和褐煤中，在无烟煤中则很少或几乎没有。人们认为煤中氮通常均为有机氮，其中有一些是杂环型的，贫煤、无烟煤杂环比例更多一些。在泥炭和褐煤中又以蛋白质氮形态存在。
氧是煤中主要元素之一。氧在煤中存在的总量和形态直接影响着煤的性质。
煤的元素组成还可以用来计算煤的发热量，估算和预测煤的低温干馏产物。在以煤作燃料的动力工业中，在热工计算时必须以煤的元素组成作为基础，来计算燃烧产物和热平衡。
由于煤的无机组分中也会有少量碳、氢、氧、硫等元素，因此在了解煤中有机质的元素组成及对煤进行分类时，应以重液洗选后的浮煤来测定。
