活性炭是一种由类石墨微晶杂乱无序排列而成的，具有发达孔隙结构的碳材料。活性炭的孔隙是在活化过程中清除了基本微晶之间的含碳化合物和无序碳后产生的。活性炭孔隙的大小、形状和分布以及表面官能团决定其性能。活性炭的孔隙分为大孔（孔径大于 50 nm）、中孔（孔径为 2～50 nm）和微孔（孔径小于2 nm）3类，这3类大小不同的孔隙是相通的，呈树状结构。活性炭中的微孔比例决定其比表面积和吸附值。
活性炭的化学组成受原料和制备工艺的影响相差很大，一般活性炭的碳元素质量分数为91%以上，氧元素质量分数为5%左右，氢元素质量分数为1%左右，还有少量其他元素和无机灰分，其中非碳元素对活性炭的结构和性能影响很大。
普通活性炭的比表面积为400～1 600 m2/g，高性能活性炭通常应具有超大的比表面积，若其比表面积未达到2 000 m2/g，应具有特殊的吸附选择性、特殊的电化学性能、特殊的催化性能、特殊的力学性能或特殊的电学性能。
活性炭的技术指标包括比表面积、吸附容量、表观密度和灰分等，仅吸附容量指标就有亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值和硫酸奎宁吸附值等几种，高性能活性炭不仅要求比表面积大，而且对其孔径分布和灰分的要求也比较高。
活性炭按用途分为气相吸附剂、液相吸附剂、多孔电极材料和催化剂及载体等，不同用途对活性炭的性能要求相差很大，产品价格也相差数十倍；活性炭按原料来源可分为木质活性炭、果壳活性炭、煤基活性炭、石油基活性炭和树脂基活性炭等，利用固体废弃物为原料制备活性炭是发展趋势；活性炭的生产方法分为物理活化法、化学活化法和复合活化方法。随着高性能活性炭市场的快速发展，化学活化法受到了广泛关注。
活性炭生产过程一般包括碳化和活化2个阶段。碳化阶段是含碳原料的热分解和热缩聚反应过程，碳化从200℃左右开始，至600℃左右基本结束。含碳原料中的氧、氢、氮等非碳元素热解为焦油和气体小分子除去，同时一部分碳元素也以CO和CO2的形式挥发，残留碳化物中的碳原子不断富集，而氧、氢、氮等原子不断减少，逐步形成活性炭的初始形态。碳化物的孔隙结构还不够发达，以杂乱的碳微晶形式存在，碳微晶周围的缝隙仍被热分解产生的焦油或无定形碳堵塞，含碳原料的碳残留率或碳化阶段的收率为30%～70%。活化阶段是碳化物在活化剂作用下清除无定形碳，刻蚀碳微晶形成大量微孔，逐步形成发达的孔隙结构，使活性炭的比表面积达到400～4 000 m2/g，活化阶段的收率为30%～80%。
