Schiefer ist ein feinkörniges Sedimentgestein, das aus Schlamm gebildet wird. Der Schlamm ist eine Mischung aus Flocken von Tonmineralien und winzigen Fragmenten (schlammgroße Partikel) anderer Mineralien, insbesondere Quarz und Kalzit. Das Verhältnis von Ton zu anderen Mineralien ist variabel. Schiefer ist gekennzeichnet durch Brüche entlang dünner Lamellen oder paralleler Schichtung oder Bettung mit einer Dicke von weniger als einem Zentimeter, die als "Spaltbarkeit" (= ~Spaltung) bezeichnet wird. Schlammsteine hingegen sind in ihrer Zusammensetzung ähnlich, zeigen aber nicht die Spaltbarkeit.
Schiefer und Schlammfelsen enthalten etwa 95 Prozent der organischen Substanz in allen Sedimentgesteinen. In einem durchschnittlichen Schiefer beträgt dieser Anteil jedoch weniger als ein Massenprozent. Schwarze Schiefer bilden sich unter anoxischen (ohne Sauerstoff) Bedingungen. Sie enthalten freien Kohlenstoff und Eisensulfide wie Pyrit. Dadurch entsteht die schwarze Färbung.

