Põlevkivi on kõige tavalisem settekivim, moodustades umbes 70 protsenti maakoorest leitud kivimist. See on tihendatud mudast valmistatud peeneteraline savine settekivim, mis koosneb savist ja pisikestest kvartsi-, kaltsiidi-, vilgukivi-, püriidi-, muude mineraalide osakestest ja orgaanilised ühendid. Põlevkivi leidub kogu maailmas piirkondades, kus vesi on olemas või kord voolanud.
Põlevkivi moodustub tihenemise teel, tavaliselt osakestest aeglases või vaikses vees, näiteks jõe deltades, järvedes, soodes või ookeanipõhjas. Raskemad osakesed vajuvad kokku, moodustades lõpuks liivakivi ja lubjakivi, samal ajal kui savi ja peened muda jäävad vees hõljuvaks. Aja jooksul need peened osakesed settivad ja toetuvad üksteisele, moodustades kivimi. Põlevkivi on tavaliselt mitme meetri paksune lehtleht. Sõltuvalt geograafiast võivad moodustuda ka läätsed moodustised. Mõnikord loomade jäljed, fossiilid, või isegi vihmapiiskade jäljendid säilivad kilda kihtides.
Savi klatšid või kildaosakeste läbimõõt on alla 0,004 millimeetri, mis tähendab, et kivimi struktuur saab nähtavaks ainult suurenduse korral. Savi on saadud lagunemisel
päevakivi. Põlevkivi koosneb vähemalt 30 protsendist savist, erineva kogusega kvarts, päevakivi, karbonaadid, raudoksiidid ja orgaanilised ained. Põlevkivi või bituumen sisaldab ka kerogeen, surnud taimede ja loomade süsivesinike segu. Põlevkivi kiputakse klassifitseerima mineraalainete sisalduse põhjal, seega on ränikivi (ränidioksiid), lubjakivi (kaltsiit või dolomiit), limoniit- või hematiitkivi (raua mineraalid), süsi- või bituumenkivi (süsinikuühendid) ja fospaatiline põlevkivi (fosfaat).Põlevkivi värvus sõltub mineraalide koostisest. Suurema orgaanilise (süsiniku) sisaldusega põlevkivi kipub olema tumedam ja võib olla must või hall. Raud (III) raudühendite olemasolu annab punase, pruuni või lilla põlevkivi. Raudraud annab musta, sinise ja rohelise põlevkivi. Palju kaltsiiti sisaldav põlevkivi kipub olema kahvatuhall või kollane.
Põlevkivi mineraalide tera suurus ja koostis määravad selle läbilaskvuse, kõvaduse ja plastilisuse. Üldiselt on põlevkivi lõhustuv jaguneb hõlpsalt kihtideks, mis on paralleelsed aluskihiga, mis on savihelveste sadestumise tasapind. Kilda on lamineeritud, mis tähendab, et kivim koosneb paljudest õhukestest kihtidest, mis on omavahel seotud.
Põlevkivi on mitmel otstarbel kasutamiseks. See on keraamikatööstuse lähtematerjal telliskivi, plaatide ja keraamika tootmiseks. Keraamika ja ehitusmaterjalide valmistamiseks kasutatav põlevkivi nõuab lisaks purustamisele ja veega segamisele ka vähest töötlemist.
Põlevkivi purustatakse ja kuumutatakse lubjakiviga, et valmistada tsementi ehitustööstusele. Kuumutamine juhib vee ära ja lõhustab lubjakivi kaltsiumoksiidiks ja süsinikdioksiidiks. Süsinikdioksiid kaob gaasina, jättes kaltsiumoksiidi ja savi, mis veega segades kõveneb ja lastakse kuivada.
Kuni 19. sajandi keskpaigani oli mõiste "kiltkivi"kasutati sageli põlevkivi, kiltkivi, ja skist. Maa-alused söekaevandajad võivad traditsiooni kohaselt põlevkivi ikkagi kiltkiviks nimetada. Nendel settekivimitel on sama keemiline koostis ja need võivad esineda koos. Osakeste esialgne settimine moodustab liivakivi ja mudakivi. Kilda moodustub siis, kui mudakivi lamineeritakse ja lõhustuvad. Kui põlevkivi on kuumuse ja rõhu all, võib see seda teha metamorfoos kiltkiviks. Kiltkivi võib muutuda fülliidiks, siis lõheks ja lõpuks gneisiks.