华南石炭二叠纪含煤盆地是华力西中晚期在华南大陆基础上发育起来的。华南大陆由扬子陆块和南华活动带组成。扬子陆块形成于四堡—晋宁期，长期以来较为稳定。南华活动带是扬子陆缘和华夏古陆壳之上的新元古—早古生代裂谷带，加里东运动时闭合，与扬子陆块组成古华南大陆壳。
华南大陆构造形变复杂，在四堡—晋宁期，扬子陆缘先后与华夏、华北、印支古陆三向聚合，分别形成了主体呈北东向、东西向和近南北向的造山带，奠定了华南大陆的古构造格架。
加里东期造山作用在北部主要表现为武夷、武功—诸广块体沿绍兴—萍乡—北海一线作A型俯冲拼接，先向北，再向西，形成三种形变样式。第一种形变呈“S”形弧状展布，包括武夷、武功、越城岭等弧形褶皱带。第二种形变为横跨造山带叠加的北北西向转换型褶皱带，呈线型密集展布。第三种形变为比较开阔的北东向叠加褶皱。南部在宜山—全南一带有一条具转换性质的东西向基底断裂，反映了岭南块体向北聚拢的动力学特征。
加里东末期闭合的南华裂谷带形成加里东褶皱带，与扬子陆块拼接，拼合的华南大陆于晚志留世末期发生海退，隆升为陆地，至泥盆纪始又沉降海侵，海水自南向北、东北方向扩大，发育了海陆交替相和陆相沉积地层。海相地层为稳定的浅海、滨海沉积，自西南向东北碎屑岩逐渐增多，泥盆系沉积伴随海侵逐步扩展，自下而上为砾岩、砂岩、泥质岩、碳酸盐岩沉积旋回，呈完整的海进序列。
早泥盆世在古陆边缘或沉积凹陷带接受陆缘滨海沉积，之后被广泛的海侵所代替，扬子、康滇、江南及华夏古陆之间为近滨海、浅海相沉积。早泥盆世早期海水来自西南，海侵规模不大，中、晚期海水逐渐加深并向北、东扩展。中泥盆世海侵扩大，海岸线向北、东迁移，海侵范围扩大，陆相沉积范围也扩大。江南古陆隆起剥蚀区接受了海相沉积，海水越过江南古陆，湘西北、鄂西也有海相沉积。晚泥盆世华南海继续扩大，陆相沉积也扩大。华南海东部扩展至赣州以东，海相沉积稳定，自西向东为海相—滨海相—陆相沉积。在泥盆纪末期石炭纪沉积前，海水来自西南的华南海，海侵范围逐步扩大，自早泥盆世开始沉积层逐次向北东方向扩展。华南海西南与印度洋相通，西界在康滇古陆东缘，北界昆明以北至贵阳一线，向北沿川、湘、鄂交界，再北达长江中游流域，东界至赣州。江南古陆呈北东向弧形半岛展布于华南海北域。下扬子陆块在晚泥盆世也出现沉降凹陷，为陆相平原河湖沼泽相碎屑岩沉积，又称五通砂岩。
石炭纪的沉积盆地是在泥盆纪古地理背景上发育起来的。康滇、上扬子、江南、华夏古隆继续隆升剥蚀，海侵范围较泥盆纪更为扩大，隆起的边缘海侵过渡带有陆相或海陆交替相沉积。早石炭世沉积岩相变化较大，为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩及含煤岩系，晚石炭世沉积岩相较为稳定，以海相碳酸盐岩为主，含煤建造主要发育于早石炭世。
早石炭世华南海盆扩大，陆地面积缩小，康滇、上扬子古陆向西缩退，华夏古陆向东退缩，江南古陆由一弧形半岛变为海域中的长岛，滇黔桂海盆的海水向东北经赣浙直通下扬子海，华夏古陆与扬子古陆、江南古陆被分割隔开，西部古特提斯海沿秦岭向东延伸至淮南与扬子海相连。华南海是以碳酸盐岩为主的陆棚海，自陆地的边缘至海盆中心碳酸盐岩相带有规律的展布，早石炭世陆间海的西、北部海岸线位于昆明、贵阳、武汉、巢湖以北，东岸线在华夏古陆的西缘，西南岸线沿着牛首山古陆、康滇古陆东界与南界及马屏古陆的北缘分布。在海盆北部的江南古陆为一巨大海岛呈北东东向展布，沿海岸线边缘带发育有陆缘碳酸盐台地，邻近古陆地带为灰岩、泥灰岩、页岩夹砂岩，并有短暂的沼泽平原含煤环境形成。在雪峰古陆、江南古陆以南，形成三角洲沉积相，与陆缘浅水碳酸盐岩沉积交替过渡，加之气候温暖潮湿植被繁茂，造就了一个良好的成煤条件，形成了良好的含煤建造。华夏古陆西缘也发育了海陆交替相含煤沉积，向东至古陆斜坡带以陆相为主。离岸较远的浅海海域形成广海台地相带及台间凹槽和孤立台地。
早石炭世晚期（大塘期）华南大陆南部处于海侵期，海水自西南和东北方向侵入，分布于康滇古陆以东、扬子古陆南部、华夏古陆西南部。大塘期形成的含煤岩系分布广泛，但含煤面积并不广泛，主要分布于湘中、桂北、湘东南、粤北、粤东、赣中南及滇东一带。大塘早期发育的含煤岩系，分布于华南大陆西部康滇古陆东缘的滇东、滇东北、黔西北、黔南一带，滇东为万寿山组，黔南为祥摆组。随着海水向东北方向超覆，在扬子古陆、江南古陆周缘的桂、湘、粤、赣、闽、浙等形成大塘中期含煤岩系。大塘中期含煤岩系含煤性较好，湘中的涟源、双峰、邵阳为富煤中心，煤层厚度大于2 m。赣中、粤北、桂北也有含煤较好地区。湘中、粤北含煤岩系为测水组。下扬子地区海水来自东北，也发生过较弱的聚煤作用，亦有可采或局部可采煤层，含煤岩系为高骊山组。
大塘期沉积岩相由浅海相、海湾相、潮坪—海滩相、三角洲相、障壁—潟湖相、曲流河—湖泊沉积、冲积扇—辫状河等多种沉积相组成。在古陆边缘闽西南、粤东北、赣东、浙西的林地组、忠信组、叶家塘组中、下部沉积属冲积扇—辫状河相。在古陆边缘滇东北、黔南、湘东北、赣东北、粤东的樟山组中段中下部，忠信组中部和万寿山组、祥摆组中部属曲流河—湖泊相沉积。湘中涟源—邵阳、粤北曲江的测水组中部属障壁—潟湖相沉积，黔南荔坡至桂北环江和柳城—鹿寨的寺门组中下部属三角洲相沉积。滇东、黔南大塘早期，下扬子地区大塘中期为华南盆地分布最广的潮坪—海滩相沉积。桂东北—湘中南—粤西北及湖北部分地区大塘中期为海湾相沉积。
早石炭世大塘晚期至晚石炭世海侵是古生代以来华南海较大的一次海侵，海域范围扩大，剥蚀区缩小，康滇古陆、扬子古陆、华夏古陆范围都有缩小。由于海域范围扩大，鄂西海湾向西扩展至川东，龙门山海湾和盐源—丽江浅海区向东侵入，华夏古陆向东南方向退缩，范围缩小，古陆边缘有滨岸碎屑岩沉积，靠近上扬子、雪峰、康滇古陆为滨岸潮坪区，其余均是浅海碳酸盐岩为主的开阔台地相区。晚石炭世华南大陆聚煤作用基本中断。
华南大陆早二叠世古地理继承了晚石炭世轮廓，仍然是稳定的陆棚浅海相沉积。早二叠世早期海水从西南和东北两个方向侵入，江南古陆、康滇古陆范围缩小，上扬子海和东南浅海连成一片，黔中水下隆起以南为开阔碳酸盐台地，以北为局限海。早二叠世中期发育的栖霞组为一套浅海碳酸岩沉积，在华南海的中西部栖霞组下部的梁山组为滨海相含煤碎屑岩及铝土岩。其分布比石炭纪含煤岩系范围小，比其后的二叠纪含煤岩系更小，主要分布于雪峰古陆以北的鄂西南—湘西北、湘西黔阳—溆浦，为潟湖海湾相沉积，江南古陆以北鄂东南蒲圻—崇阳、赣西北修水，亦属潟湖海湾相沉积。分布在牛首山古陆东北的昭通—彝良、黔西威宁—赫章，为滨海冲积平原相沉积，含煤性较好。
华南大陆早二叠世末的东吴运动波及范围较广，在钦州—云开、武夷山南段具有陆内造山性质，钦州湾残留海槽和琼中裂陷槽亦于早二叠世末—晚二叠世闭合。晚二叠世早期是一次大的海退时期，华南海域海水退入印度洋、太平洋。华南陆棚海虽然比较稳定，但由于东吴运动的影响，扬子陆块地壳普遍上升，海水有所退却，康滇古陆、华夏古陆范围有所扩大，在两个古陆之间发育了浅海碳酸盐岩，下部发育了含煤碎屑岩，在古陆的两侧为广阔的滨海平原，海水时进时退形成滨海沼泽沉积环境，有利于聚煤。在华南陆块的西部，晚二叠世早期直至晚二叠世晚期长兴期，有规模较大的峨眉山玄武岩喷溢，华南大陆发生了二叠纪最后一次海侵，海水漫布全区，为正常浅海相沉积，聚煤中断。
早二叠世晚期，华南大陆的东部云开古陆以东，武夷古陆之南，华夏古陆西北，古陆围限的海盆中发育有海陆交替相含煤沉积。含煤岩系为下二叠统童子岩组、礼贤组、上饶组、堰桥组，主要分布在闽中、闽西南、浙西、赣东、粤东、粤中一带。岩性为粉砂岩、页岩夹细砂岩，局部夹薄层灰岩或灰岩透镜体，夹多层可采煤，厚200～977 m。含煤岩层分布在海陆交替相层段中。童子岩期沉积主要发育在武夷、华夏两古陆间的海盆中，早期和中期发育的海湾—浅海相沉积遍布全区，早期发育的前三角洲—三角洲前缘相和障壁潟湖相沉积，沿华夏古陆西北缘、武夷古陆东南缘呈北东向展布，两类相带相互叠置。发育于童子岩早期和晚期的下三角洲—三角洲前缘沉积相，向海方向过渡为障壁—潟湖沉积，向陆方向过渡为冲积扇—上三角洲平原沉积，早期紧邻华夏古陆，晚期在武夷古陆东南侧也有分布。童子岩组含煤性差异明显，以上杭—明溪—将乐—上饶—建德一线为界，西侧不含煤或不含可采煤，东侧含煤好，即含煤层系主要发育在华夏古陆西北缘。如福建大田、永春两个富煤中心，可采煤厚度大于9 m。
早二叠世末，东吴运动使华南大陆普遍抬升，海水退却，康滇古陆、华夏古陆隆升，面积有所扩大，康滇古陆及其周缘玄武岩喷溢，晚二叠世华南海盆中部自北而南为浅海含煤碳酸盐岩建造，靠近康滇、华夏古陆的东、西两侧为海陆交替相含煤砂泥质岩沉积，邻近古陆边缘为陆相含煤碎屑岩沉积。邻近古陆周缘含煤地层为宣威组和翠屏山组，向盆地中部为海陆交替相含煤沉积，滇东、黔西、川南为龙潭组，赣东为乐平组。古陆两侧之间为浅滨海沉积为主的含煤岩系，黔东、川东、赣北为吴家坪组，桂中为合山组。晚二叠世末长兴期，除康滇古陆东侧有局部海陆交替相含煤岩系，华南大陆均为长兴组或大隆组浅海碳酸盐岩和硅质岩沉积。
晚二叠世含煤岩系在扬子古陆西部地区，沉积岩相带由古陆边缘向海域逐渐过渡，由冲积扇—辫状河相至曲流河—湖泊相沉积。在宽阔的陆源碎屑海岸带不同部位有三角洲相和碎屑岸线沉积。在云开古陆的西侧发育有滨海断陷槽，形成巨厚的粗碎屑岩沉积组合。晚二叠世扬子古陆西部含煤岩系含煤性较好，龙潭期和长兴期形成多层可采煤，在川滇黔富煤带含薄至中厚煤层1～109层，在川南重庆—黔西六盘水—织纳一带，煤层累厚大于10 m，可采煤层厚40 m以上。向东至鄂、桂、湘西地区含煤性变差，煤层均产于含煤岩系底部。龙潭早期含煤岩系分布面积广，含可采煤2～3层，厚大于5 m的有重庆和六盘水富煤带。龙潭中期含煤面积略小于龙潭早期，可采煤2～5层，但富煤带比龙潭早期扩大，有重庆、织金、六枝—盘县富煤带。龙潭晚期含煤面积比中期缩小，可采煤3层，有六盘水、师宗两个富煤带。长兴期海域范围大，但含煤面积却比龙潭期大大缩小，可采煤1～3层，富煤带靠近古陆水城—盘县地带。从龙潭期至长兴期，富煤带的分布逐渐向西部古陆方向迁移，龙潭早、中期位于川东南—黔西北、黔西一带，龙潭晚期位于黔西至滇东一带，至长兴期富煤带西迁更为明显，位于水城—盘县一带。
早二叠世末，东吴运动使华南大陆古地理面貌发生了很大变化，康滇古陆抬升并伴有大规模玄武岩喷溢，云开古陆、华夏古陆抬升，陆地面积扩大，海域范围缩小，随着海盆的变迁，沿古陆边缘形成海陆交替相沉积环境，造就了晚二叠世早期华南二叠纪含煤盆地。
早二叠世晚期发育在云开、武夷、华夏陆间海盆的含煤盆地，在晚二叠世早期仍处于含煤沉积环境，但华夏古陆西北缘和武夷古陆东南缘及南缘成煤条件却有很大差异。靠近华夏古陆一侧分布于闽西南、粤东北的翠屏山组、赣东北的雾林山组、浙西的恩坛组、粤中的沙湖组为陆相夹海相碎屑岩沉积，由砂岩、粉砂岩、泥岩夹粘土岩，底部含砾粗砂岩与下二叠统童子岩组假整合接触，厚142～672 m。该套岩系含煤性差，除西部有局部可采煤，其它地区全为薄煤层或煤线。分布在武夷古陆东南侧的浙西、闽西、赣东南、粤东一带，曲流河—湖泊相沉积呈长条状平行古陆展布。分布于武夷古陆西南端的湘东南郴州、耒阳、永兴和云开古陆北端的湘中南常宁及赣中丰城、新干一带，为三角洲相沉积。发育于龙潭早、晚期，分布在赣中和下扬子皖南、鄂东南、苏南一带，无三角洲碎屑岩岸线沉积呈带状展布。发育于龙潭早、晚期，分布在湘中、粤北、粤中、粤西一带为海湾沉积相，分布在赣北、皖南一带为滨浅海相沉积。华南晚二叠世含煤盆地东南部含煤性较好。龙潭组下含煤段普遍含可采煤层，含煤性最好；上含煤段大多含可采煤层，含煤性相对较差。含煤较好地区为武夷古陆周缘，湘中、湘东、赣中、粤北、粤西、赣东南和皖南、浙北、苏南一带。
华南石炭二叠纪含煤盆地是在华南大陆基础上发育起来的。华南大陆是由加里东期闭合的华夏裂谷带与稳定的扬子陆块和华夏古陆拼合而成。华南大陆以扬子陆块为核心，与相邻板块或陆块多期次、多方向聚合，板块形成的造山带、变形带以及板内形变均为多种应力体系综合平衡的结果。
加里东期前，扬子陆缘先后与华夏、华北、印支古陆三向聚合，形成了北北东、东西和近南北向的造山带，从而奠定了华南大陆的古构造格架。加里东期造山作用是新元古代以来动力体系和古构造格局的继承，也是加里东期后华南大陆古地理形成的构造背景。扬子陆块与华夏陆块形成于新元古代晋宁期，华北陆块形成于古元古代吕梁期，华南大陆陆块的形成晚于华北陆块。华南大陆是新元古代—早古生代裂谷带在加里东末期闭合后与扬子陆块拼合而成，华北陆块自震旦纪已经在陆块上发育了统一的陆表海，加里东中期整体隆升为陆，华南大陆的前震旦纪基底由元古宇变质岩系构成，华南大陆基底刚性较弱，华北陆块基底刚性较强，从而导致板块间作用力在陆内应力场效的差别，华北陆块构造变形以块断差异升降为主，华南大陆以柔性变形褶皱为主。从华北陆块和华南大陆两个地体应力场分析，前者较为单向、简单，后者相对多向、复杂。华北陆块在中国古大陆形成前，主要属古亚洲构造域，以南北挤压应力为主，而印支期后属滨太平洋构造域，以库拉-太平洋板块对欧亚大陆的北西向俯冲为主导应力方向，来自西伯利亚板块和印度板块南北挤压应力已经退位为次。华南大陆无论是华力西期前扬子古陆和华夏古陆固结拼合时期，还是中新生代以来的活化，其应力场均是以扬子陆块为核心，作用力来自太平洋板块、西伯利亚板块及印度板块，形成北北东、东西、南北方向构造线，造就了老新形变交织叠加多种构造样式，这是华南石炭二叠纪含煤盆地成生与后期演化的地球动力学基本特征。
加里东末期南华裂谷带闭合形成加里东褶皱带，与扬子陆块拼接，拼合的华南大陆于晚志留世末期海退上升为陆地，至泥盆纪始又沉降海侵。早古生代早期华南海域广阔，周缘的康滇、扬子、江南、华夏古陆范围时有增减，但面积总在缩小，至早中志留世，特别是晚志留世，华南大陆除北部一条横亘东西的浅海域和南部钦州半深海槽外，都已隆升为陆，成为泥盆纪沉积盆地形成以前的华南大陆古地理背景。泥盆纪早期，华南海仅在钦州海槽基础上向西扩展，海水浸漫康滇古陆周缘，沉积范围在滇、黔、桂、湘的南部。中泥盆世海水继续向北、东推进，南部仅有海南岛—阳江残留岛弧，海水向北扩展并伸向长江以南湘江西北，向东扩展至赣西一带。至晚泥盆世江南古陆狭长半岛位于华南海盆北部海域，下扬子海水已由东北侵入。泥盆纪时康滇古陆、华夏古陆、上扬子古陆始终处于隆起剥蚀阶段，华南海盆主要分布在康滇古陆以东、上扬子古陆以南，以及上扬子古陆与江南古陆之间、江南古陆与华夏古陆之间，还有下扬子一带。下扬子海水来自东部太平洋，上扬子海水来自印度洋。华南海由西南向东北逐步扩展，海盆范围也由小而大。泥盆纪末华南大陆海陆分布的格局即是石炭二叠纪含煤盆地成生的古地理背景。
石炭纪时期，华南大陆沿袭了泥盆纪末古地理格局，华南海盆的西、北边界为康滇古陆和上扬子古陆。上扬子古陆在石炭纪一直处于隆起剥蚀状态，晚石炭世海水局部侵入，直到二叠纪始被海水侵没。华南海东南边界的华夏古陆自泥盆纪已经大为缩小，石炭纪时古陆范围更加退缩。华南海自早石炭世开始，来自西南印度洋的海水越过古陆与来自东北部太平洋的海水沟通，直到二叠纪晚期华南海东北部的江南古陆和西部范围广阔的上扬子古陆，随着海域的不断扩大，古陆面积随之缩小。二叠纪早期和晚二叠世晚期，除周缘古陆及几个中间古岛，海水几乎侵没了全区。位于华南大陆东北部的下扬子古陆，晚泥盆世沉陷为陆相盆地，至早石炭世始南北海水沟通成为华南海的一个部分。
华南大陆石炭、二叠纪的沉积岩相，早石炭世为海相过渡类型沉积，孤立台地及凹槽硅质碳酸盐坪碎屑岩建造，浅海台地碳酸盐岩夹火山岩建造，滨浅海碳酸盐岩建造，海陆交替相含煤建造。晚石炭世与早石炭世的沉积相类型及分布基本相似。早二叠世全区性海侵，沉积岩相与石炭系有较大区别，但岩相趋于单一，主要是浅海碳酸盐岩建造，仅在华夏古陆西缘为浅海碎屑岩及碳酸盐岩或海陆交替相含煤建造，海相过渡类型沉积。晚二叠世中部为浅海含煤碳酸盐岩及硅质岩建造，在东、西两侧靠近华夏、康滇古陆渐变为海陆交替相含煤砂泥质岩建造，在康滇古陆及其东侧还有基性喷发岩。在晚二叠世末期（长兴期）还有一次遍及全区的海侵，为浅海碳酸盐岩建造。石炭纪至二叠纪沉积岩相的发育总体构成一个海进沉积序列，反映了海盆开始由西南沉陷，又向北、东扩展，至二叠纪华南大陆是以整体抬升、波状拗折为主，使整个陆块沉降形成广袤的华南海盆。由于华南大陆所处的复杂地质结构和多向构造应力系统，各个时期不同构造部位表现有所不同，而含煤建造的构造条件又必须是在一定时期形成地壳的震荡，造成区域性、阶段性地壳的升降、海水的进退，形成海陆交替或转为陆相沉积，同时又有使成煤有机物质得以保存的有利成煤环境，由此形成含煤盆地。华南大陆在石炭纪主要为海相沉积，仅在早石炭世有较好的含煤建造，早石炭世含煤盆地范围虽然很广，遍布早石炭世沉积区，但石炭纪早期的海盆局限在上扬子古陆之南，因而四川及其周邻均处于隆起剥蚀区，早石炭世含煤盆地并未展布于整个华南大陆。晚石炭世随着海侵范围的不断扩大，直至二叠纪早期包括上扬子古陆全部成为海盆，马平期（船山期）沉积了浅海碳酸盐岩之后，上扬子古陆川滇黔桂一带出现了一次地壳的短期抬升和震荡，形成梁山期含煤岩系。梁山组地层在川中仅3～22 m厚，下部为浅灰、紫色粘土页岩，局部富集鲕状、豆状赤铁矿，中部为灰色铁铝质泥岩及豆状铝土矿，上部为褐色、黑色炭质页岩夹煤层。早二叠世含煤盆地发育的时间短暂，含煤岩系较单薄，盆地分布也不同于早石炭世含煤盆地，主要在华南大陆的西部川滇黔一带。在早二叠世晚期，栖霞期浅海碳酸盐岩沉积之后，在华南大陆的东部，华夏古陆与武夷古陆所夹持的海域，出现了一次陆壳抬升与震荡，沉积了童子岩期含煤岩系，形成早二叠世晚期含煤盆地，也是晚二叠世含煤盆地的先生。由于华南大陆整体抬升，整个海盆海水退却形成了晚二叠世（龙潭期或乐平期）含煤盆地，成为全区性的聚煤作用。在此之后于二叠纪末长兴期海侵，沉积了长兴组浅海相碳酸盐岩，覆盖于龙潭煤系之上。长兴期仅在康滇古陆东缘有含煤沉积。华南大陆早石炭世、早二叠世早期和晚期、晚二叠世含煤盆地上下相互叠置，又有相对位移，说明华力西期华南大陆基底波状坳陷和差异升降，导致海盆海水进退和沉降中心迁移，使石炭二叠纪含煤盆地不同时期成生于不同位置。
参见《中国煤层气盆地图集》“华南盆地晚二叠世吴家坪期岩相古地理图”、“华南盆地晚二叠世长兴期岩相古地理图”、“华南二叠纪含煤盆地（原型）聚煤带迁移示意图”。