泥质岩的化学成分主要取决于它的矿物成分和所吸附离子的成分和含量。泥质岩的化学成分以SiO2、Al2O3和H2O为主，其中又以SiO2为最多。页岩的平均化学成分含量(%)为:SiO2 58.10,Al2O3 15.40,Fe2O3 4.02,FeO 2.45,MgO 2.44,CaO 3.11,Na2O 1.30,K2O 3.24,CO2 2.63,C 0.80,H2O 5.00。
泥质岩中SiO2含量主要取决于石英含量，大部分CaO和少量MgO取决于碳酸盐矿物的多少。Al2O3、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O主要赋存于粘土矿物中，这些氧化物的含量变化取决于不同的粘土矿物。
沉积环境对泥质岩的化学成分也有一定的影响。如美国宾夕法尼亚系海成粘土比非海成粘土含有更多的钙。
