煤尘的化学性质不同，其生物学作用也不同，主要的致病作用有以下几种：

(1)皮肤、粘膜、上呼吸道的刺激作用：吸入的煤尘首先进入呼吸道刺激呼吸道粘膜，使粘膜毛细血管扩张，粘液分泌增加，以加强对粉尘的阴留作用。但长期的粘膜毛细血管扩张则导致粘膜肥大，继之发生粘膜营养不良而致萎缩，形成萎缩性鼻炎。硬度较大，边缘锐利的煤尘颗粒还可机械性的直接损伤粘膜细胞引起鼻炎，咽炎，喉炎。煤尘散落于皮肤上可堵塞皮脂腺，使皮肤干燥，易于继发感染形成粉刺、毛囊炎等。粉尘对角膜的刺激及损伤可致角膜感觉丧失，角膜混浊等改变。

(2)非特异性炎症反应：长期吸入大量煤尘可损伤呼吸道粘膜，使粘膜上皮细胞增生肥大，粘液分泌增加，纤毛运动减弱。煤尘所致呼吸道机械性损伤也常引起继发性感染，因此煤尘作业人员的慢性支气管炎是常见的与职业有关的疾病，也有人称之为“尘性慢性支气管炎”。吸烟和煤尘的联合作用可增加慢性支气管炎的发病率。

(3)致纤维化作用：煤工尘肺是一种严重危害作业人员健康的法定职业病，是由于作业人员长期混合暴露于煤尘、煤矽混合粉尘和矽尘的而引起的肺部弥漫性纤维化病变为主的一类全身性疾病的统称。其病理特点是肺组织发生弥漫性、进行性纤维组织增生，引起呼吸功能严重受损而致劳动能力下降或丧失。游离二氧化硅具有极强的细胞毒性和致纤维作用，煤尘的致纤维化作用和煤尘中游离二氧化硅的含量有关。

(4)致癌作用：关于煤工尘肺与肺癌发病间的关系，各家报道颇不一致。英国早年报道认为，煤工尘肺病人由于较早的死亡，肺癌发病率低于一般人群。美国公共卫生署报道 Appalachian 煤矿工人肺癌死亡率亦低于一般人群。我国贺继斌分析了淮南煤矿 1986 年以来 24000 名煤尘作业人员及 2000 多名煤工尘肺病人肺癌发病率，经年龄标准化后，煤工尘肺病人肺癌发病率明显高于煤尘作业人员。煤工尘肺与肺癌发病间的关系尚待进一步研究。