吸附性質是活性炭的首要性質。活性炭具有像石墨晶粒卻無規則排列的微晶。在活化過程中，微晶間產生了形狀不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圓筒孔形狀，按一定方法計算孔隙的半徑大小可分為二類。

1、按IUPAC分：微孔＜1.0nm；中孔（又稱過渡孔）1-25nm；大孔＞25nm。

2、按習慣分：微孔＜150nm；中孔150-20000nm；大孔＞20000nm。

由于這些孔隙，特別是微孔提供了巨大的表面積。

微孔的孔隙容積一般約為0.25-0.9ml/g，孔隙數量約為1020個/g，全部微孔表面積約為500-1500m²/g，通常以BET法測算，也有稱高達3500-5000m²/g的。活性炭幾乎95%以上的表面積都在微孔中，因此，除了有些大分子進入不了外，微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。

中孔的孔隙容積一般約為0.02-1.0ml/g，表面積高達幾百m²/g，一般只有活性炭總表面積的約5%。其作用能吸附蒸汽，并能為吸附物提供進入微孔的通道，又能直接吸附較大分子。

大孔的孔隙容積一般約為0.2-0.5ml/g，表面積只有0.5-2m²/g，其作用一是使吸附質分子快速深入活性炭內部較小的孔隙中；二是作為催化載體時，催化劑常少量沉淀在微孔內，大都沉淀在大孔和中孔中。

所提的活性炭表面積包括內表面積和外表面積，事實上吸附性質主要來自巨大的內表面積，因此，不能誤認為把活性炭研碎磨細會提高表面積，從而提高吸附力。

很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物為液體，在一定溫度和壓力下被活性炭吸附，在高溫低壓下被吸附物又解吸出來，活性炭內表面恢復原狀，這是廣泛應用的物理吸附，學術上又稱為范德華吸附。

活性炭的吸附除了物理吸附外，還有化學吸附。活性炭的吸附性既取決于孔隙結構，又取決于化學組成。

活性炭不僅含碳，而且含少量的化學結合、功能團形式的氧和氫，例如：羰基、羧基、酚類、內酯類、醌類、醚類，這些表面上含有的氧化物或絡合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時、活化后，由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時還會生成表面硫化物和氯化物。在活化中，原料所含礦物質集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如：碳酸鹽和磷酸鹽等，這些灰分含量可經水洗或酸洗處理而降低。