活性炭的組成元素以碳元素為主，含少量的氧元素和氫元素，幾乎不含硫元素和氮元素?；钚蕴渴且环N以石墨微晶為基礎的無定型結構，石墨微晶單位很小，在結構上是不規則排列，是一種多孔碳，堆積密度低，有較大的比表面積。

活性炭的孔結構是不規則的，大孔的孔壁上分布有許多中孔，中孔的孔壁上又分布有很多微孔，許多微孔從大孔中分叉產生。吸附質分子首先是在大孔中和中孔中擴散，然后被吸附在微孔中。大孔通常是吸附質分子進入活性炭內部較大的通道，起到補給和傳輸作用，貫穿了整個顆粒。中孔起到聯通大孔和微孔之間的橋梁作用，既是吸附質分子的通道也能夠吸附較大的吸附質分子。微孔處于結構的末端，具有很大的比表面積，對活性炭的吸附起到重要作用。

由于活性炭結構的不完整，加上灰分和其他雜原子的存在，導致活性炭的基本結構中會產生缺陷和不飽和價，因而活性炭具有優良的吸附性能。

活性炭吸附的主要作用力是非特異性作用力和范德華力，因此其吸附熱或鍵的強度比其他吸附材料要低，所以被吸附分子的脫除相對比較容易，吸附材料再生的能耗也相對較低。