El carbón vegetal es un residuo de color negro y ligero de carbono que se produce al calentar fuertemente la madera (u otros materiales animales y plantas) hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire, en un mínimo de oxígeno para eliminar toda el agua y los componentes volátiles. Es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 98 %).

En la versión tradicional de este proceso de pirólisis, llamado carbonización, a menudo formando un horno de carbón vegetal, el calor se suministra quemando parte del propio material de partida, con un suministro limitado de oxígeno. El material también puede calentarse en una retorta cerrada. Las briquetas de carbón vegetal modernas que se utilizan para cocinar al aire libre pueden contener muchos otros aditivos, por ejemplo, carbón.

Este proceso ocurre de forma natural cuando la combustión es incompleta, y a veces se utiliza en la datación por radiocarbono. También ocurre de forma inadvertida al quemar madera, como en una chimenea o estufa de leña. La llama visible en éstas se debe a la combustión de los gases volátiles exudados cuando la madera se convierte en carbón vegetal. El hollín y el humo que suelen desprender los fuegos de leña son el resultado de la combustión incompleta de esos volátiles. El carbón vegetal arde a una temperatura más alta que la madera, sin apenas llama visible, y no libera casi nada más que calor y dióxido de carbono (un kilogramo de carbón vegetal contiene entre 680 y 820 gramos de carbono, que al combinarse con el oxígeno de la atmósfera forman entre 2,5 y 3 kg de dióxido de carbono).

El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29 000 y 35 000 kJ/kg, muy superior al de la madera, que oscila entre 12 000 y 21 000 kJ/kg.