活性炭是以碳为主要成分的吸附材料，结构比较复杂，既不像石墨、金刚石那样具有碳原子按一定规律排列的分子结构，又不像一般含碳物质那样具有复杂的大分子结构，一般认为活性炭是由类似石墨的碳微晶按"螺层形结构"排列，由于微晶间的强烈交联形成了发达的孔结构，活性炭的孔结构与原料、生产工艺有关。一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成，大孔孔径50~2000nm，中孔孔径2~50nm，微孔孔径小于2nm。
活性炭的吸附性能不仅和其孔隙结构有关，而且和活性炭的化学组成和化学结构有关。活性炭表面时不饱和价和结构缺陷，不仅对活性炭吸附非极性物质有影响，而且对极性物质在活性炭表面的吸附也有很大影响。