Klei bestaat voor minstens 25% uit deeltjes kleiner dan 2 micrometer. Deze deeltjes worden lutum genoemd. In tegenstelling tot de grovere klastische sedimenten bestaat lutum uit plaatvormige deeltjes die bij elkaar worden gehouden door elektrostatische krachten. Daardoor plakken de deeltjes feitelijk aan elkaar zodat erosie van klei wordt bemoeilijkt als het eenmaal is afgezet. Lutum is opgebouwd uit kleimineralen zoals bijvoorbeeld Illiet, Kaoliniet en Smectiet. Deze kleimineralen zijn een product van verwering van kwartshoudende sedimenten.

Klei kan alleen maar worden afgezet in rustige watercondities. In een getijdengebied wordt klei voornamelijk afgezet tijdens doodtij. Klei wordt voornamelijk afgezet in delta gebieden, in getijdengebieden en in overstroomde gebieden langs rivieren. Klei is zeer slecht waterdoorlatend. Kleilagen in de ondergrond kunnen dan ook grondwaterstromen hinderen. Ook kan het als een afdeklaag fungeren voor gas of olie voorkomens.