地殼由岩漿岩、沉積岩和變質岩三大類岩石組成。頁岩屬於沉積岩的一種。

頁岩是一種具有薄片狀（類似厚厚的書頁那樣）層理的粘土巖。在水動力條件較弱、水深相對較深的環境中，水底的粘土質成分經過壓固、脫水、重結晶等過程就形成了頁岩。由於頁岩的層理非常薄，在受到外力時，它比其他多數岩石都要容易破碎。不僅如此，儲存條件完整的頁岩還能像書頁那樣一層層剝離開來。

從頁岩的組成成分來看，主要包括高嶺石、伊利石、綠泥石和蒙脫石等粘土礦物；除此外，頁岩常常含有石英、長石等礦物成分，此外碳酸鈣、鐵氧化物等化學成分也是頁岩成分中的常客。

頁岩的顏色較多，有紅色、綠色、黑色、黃色等等不同色彩，這是由於其形成環境和不同化學成分的混入比例差異導致的。頁岩通常按照混入的其它成分來進行分類：鈣質頁岩、鐵質頁岩、矽質頁岩、黑色頁岩、炭質頁岩、凝灰質頁岩、油頁岩等。

頁岩中大量的粘土成分使其成為一種基本的建築原材料；頁岩中的鐵質成分的也可以成為鐵礦石的來源；炭質頁岩中含有大量的有機質成分，往往和煤層相鄰產出；黑色頁岩和油頁岩往往和油氣資源有著千絲萬縷的聯絡；頁岩氣是近些年的能源熱點研究物件，它大多賦存於富有機質的暗色頁岩和黑色頁岩中；由於頁岩所形成的環境易於儲存化石，因此這裡也是尋找古生物化石遺蹟、研究生命演化的重要場所。

通俗講，地球上的岩石基本上都會有石英、長石、雲母等礦物，純礦石除外。頁岩是一種統稱，只是描述構造。至於成分，要根據具體的成巖條件分析，但是從成分上講，石英、長石、雲母都會有，而且是主要組成成分。

是由粘土物質經壓實作用、脫水作用、重結晶作用後形成。由極細的粘土、泥質，經過緊壓固結、脫水、重結晶後形成的，具有薄頁狀層理構造的粘土巖，稱為頁岩。易裂碎，很容易分裂成為明顯的岩層。。其成分複雜，除粘土礦物（如高嶺石、蒙脫石、水雲母、拜來石等）外，還含有許多碎屑礦物（如石英、長石、雲母等）和自生礦物（如鐵、鋁、錳的氧化物與氫氧化物等）。頁岩成分可以按照一般沉積岩思路分為三部分，即顆粒成分與顆粒之間的膠結物成分以及其他物質。

（1）顆粒成分：頁岩前身為泥岩，所以其顆粒成分常常就是泥質成分。泥的只要成分是粘土礦物，包括高嶺石、蒙脫石水雲母、拜來石等，具有很強的吸水性。

（2）膠結物成分：頁岩的膠結物常常分為三類，頁岩也因此可以分為以下三類鈣質頁岩、鐵質頁岩、矽質頁岩。含鐵的頁岩呈褐紅、棕紅等色，還有黃色、綠色等多種顏色。

（3）其他物質：頁岩中常常含有有機質，即生物遺體的衍生物。含有機質的頁岩呈灰黑、黑色。炭質頁岩、黑色頁岩、油母頁岩等其中鐵質頁岩可能成為鐵礦石，油母頁岩可以提煉石油，黑色頁岩可以作為石油的指示地層。

頁岩抗風化力弱，在地形上常形成低山低谷。頁岩不透水，往往成為不透水層或隔水層。頁岩形成於靜水的環境中，泥沙經過長時間的沉積，所以經常存在於湖泊、河流三角洲地帶，在海洋大陸架中也有頁岩的形成，頁岩中也經常包含有古代動植物的化石。有時也有動物的足跡化石，甚至古代雨滴的痕跡都可能在頁岩中儲存下來。