由活性炭结构的最小单位原子开始，而后解析其结构单元，对活性炭的机能基础的原子性结构进行说明。
碳原子具有 (2S) 2、(2p)2两种价电子，化学结合时形成Sp、Sp2、SP3三种混合轨道。特别是构成活性炭的基本结构单元时结构，是由sp2混合轨道所形成的、结合角为I20°的平面结构。严格说来，一种二元格子结构，，可以说是活性炭的碳原子排列中所能见到的唯一的规则结构。由这样排列的碳原子所形成的基底面规则性地积层结构所构成的三元结晶称作石墨。在X射线衍射中能观察到三元结构形成的峰，但是，构成活性炭的孔璧的碳素固体虽然叫做石墨状微晶，二元格子却没有采取石墨那样规则性的乱层结构。