Минеральный состав горючих сланцев зависит от их литологического типа. Некоторые из них действительно являются глинистыми породами, в которых преобладают глинистые минералы, другие, например хорошо известные горючие сланцы Грин-Ривер, представляют собой карбонатные породы с подчиненным количеством кварца, полевого шпата, глинистых минералов и т. д. Горючие сланцы, добывавшиеся в разных районах мира в течение последнего столетия, в действительности представлены разными литологическими типами: от глинистых пород до мергелей и карбонатных пород. Единственное исключение составляют песчаники, так как этот тип осадочных пород не подходит для аккумуляции и сохранения органического вещества.

Органическое вещество горючих сланцев в основном представлено нерастворимым твердым веществом — керогеном. Горючие сланцы не содержат нефти и дают низкий выход природного битумоида. Сланцевая смола образуется во время пиролиза, когда породу нагревают приблизительно до 500 °С. Кероген горючих сланцев не отличается от керогена нефтематеринских пород, охарактеризованного в части II. Пиролиз, ведущий к образованию сланцевой смолы из керогена, в какой-то мере сравним с процессом образования нефти из материнских пород в результате повышения температуры при их погружении.