活性炭是以碳為主要成分的吸附材料，結構比較復雜，既不像石墨、金剛石那樣具有碳原子按一定規律排列的分子結構，又不像一般含碳物質那樣具有復雜的大分子結構，一般認為
活性炭是有類似石墨的碳微晶按“螺層形結構”排列，由于微晶間的強烈交聯形成了發達的孔結構，活性炭的孔結構與原料、生產工藝有關。一般認為活性炭的孔有大孔、中孔和微孔組成，大孔孔徑50～200nm中孔孔徑2～50nm，微孔孔徑小于2nm。
活性炭的吸附性能不僅和其孔隙結構有關，而且和活性學組成和化學結構有關。活性炭表面的不飽和價和結構缺陷，不僅對活性炭吸附非極性物質有影響，而且對極性物質在活性炭表面的吸附也有很大影響。
活性炭在除了炭元素以外，包含兩類摻雜物，一類是化學結合的元素，主要是氧和氫，來源于未完全炭化的原料，或者是在活化過程中，外來的非碳元素與炭發生化學結合；另一類摻雜物是灰分，它是活性炭的無機部分，主要來自活性炭生產用原料。 木質活性炭灰粉含量較低，一般在8%以下,煤質活性炭灰粉含量較高，一般在8%～20%，采用超純煤或特殊加工工藝，煤質活性炭灰粉可降低到6%一下。
活性炭是疏水性的非極性吸附劑，能選擇性地吸附非極性物質，而對不飽和的含碳化合物，如含雙鍵或叁鍵的化合物選擇吸附能力較小；活性炭比表面積較大，一般活性炭產品的比表面積可達500～1200m2/g，特殊用途的活性炭具有更高的比表面積。
活性炭表面化學性質與活性炭加工工藝有關，在高溫下用水蒸汽活化制得顆粒活性炭表面多含堿性化合物，而用氯化鋅法制得性炭表面多含酸性化合物。
活性炭的化學性質非常穩定，能耐酸、堿，能在比較大的酸度范圍內應用；活性炭不溶于水和其他溶劑，所以能在水溶液和多溶劑中使用；活性炭能經受高溫和高壓的作用，在有機合成中常用作催化劑或載體。
活性炭使用失效后，可以用各種方法進行再生，使其恢復原來的吸附能力，活性炭一般能進行多次反復再生，如果再生方法適，其吸附能力不會顯著降低。
