雌雄鳥外形相同。頭部至頸部及胸部上方黑色，臉頰至頸側白色，有黑色羽冠，羽冠下方至後頸中央白色，喙細小、黑褐色，背部與肩部覆羽藍鉛灰色，翼及尾羽較淺的藍鉛灰色，中覆羽及大覆羽末端白色形成兩條細窄的翼帶，胸部下方黃白色，胸側帶有黑色，跗蹠及趾鉛黑色。

煤山雀在全世界的分布廣泛，各地的數量也相當普遍，國際鳥盟認為不需要保育行動。煤山雀分布於台灣的高海拔地區，數量尚稱普遍。

因有部分獵捕壓力，在野生動物保育法中被列為第二級珍貴稀有野生動物。

會以輕快嘹亮的「替氣、替氣」與同群個體保持聯繫。平時叫聲細弱，繁殖期較宏亮。

本種目前被歸為 Parus 屬，但 Gill 等人(2005) 利用粒線體DNA序列資料建構多種山雀的親緣關係樹，發現煤山雀與其它 Periparus亞屬的鳥種關係較近，與 Parus 屬的鳥種關係較遠，因此建議將 Periparus 亞屬提昇為屬，並將煤山雀納入。Gosler & Clement (2007) 接受此建議，將本種的屬名改為 Periparus，但許多學者並不認同這種改變。由於山雀科的分類目前仍有許多爭議，本書目前沿用 Dickinson(2003) 原採用的分類。本種共有21個亞種，分布遍及非洲北部、歐、亞大陸與附近海島。P. a. ptilosus 僅分布於台灣。P. a. ater 分布最廣，橫跨歐亞大陸北方。P. a. aemodius 分布於喜瑪拉雅山區東部、中國中部、緬甸北部與東北部。P. a. pekinensis 分布於山西、河北及山東。P. a. insularis 分布於庫頁島與日本。P. a. kuatunensis 分布於中國東南方。其它亞種的分布地區距離台灣很遠，在此省略。

Parus 拉丁文指山雀。ater 在拉丁文中是不反光的黑色。亞種名 ptilon 在希臘文中指一根羽毛，osus 在拉丁文中是很多的意思，合起來表示羽毛豐盛。

廣泛分布於非洲北部、歐、亞大陸與附近海島。台灣分布於中高海拔山地。

單獨或成群活動於中、高海拔針葉林或混生林上層，在樹木稀少或低矮地區，也會到低矮林木上覓食，常和其它鳥種形成混合鳥群。

煤山雀在台灣為普遍的留鳥，也是台灣特有亞種。冬季有短距離降遷現象。

會倒吊覓食，遇到外殼堅硬的種子或昆蟲，會以腳爪抓著食物連續快速敲啄，以便移除外殼後取食，在北方國家有儲存種子等儲食行為 (Gosler & Clement 2007)。以小型昆蟲、種子、果實等為主。

在洞中築巢繁殖，但並不挖洞，雌鳥會築杯型的巢，用苔蘚、羽毛、毛髮等襯墊。台灣野外的自然繁殖狀況不明，僅知太魯閣國家公園內利用巢箱繁殖的煤山雀，一年繁殖一次，4月初至4月中旬開始產卵，每巢平均為5.3枚卵 (蕭明堂等 2008)。為幼雛保溫的任務完全由雌鳥負責 (王穎 1996)。在國外，煤山雀以一夫一妻方式繁殖，會維持終身配偶，有領域性。