吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则排列的微晶。在活化过程中，微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圆筒孔形状，按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类。
1、按IUPAC分：微孔＜1.0nm；中孔（又称过渡孔）1-25nm；大孔＞25nm。
2、按习惯分：微孔＜150nm；中孔150-20000nm；大孔＞20000nm。
由于这些孔隙，特别是微孔提供了巨大的表面积。
微孔的孔隙容积一般约为0.25-0.9ml/g，孔隙数量约为1020个/g，全部微孔表面积约为500-1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500-5000m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此，除了有些大分子进入不了外，微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。
中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0ml/g，表面积高达几百m2/g，一般只有活性炭总表面积的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大分子。
大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5ml/g，表面积只有0.5-2m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔中。
所提的活性炭表面积包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此，不能误认为把活性炭研碎磨细会提高表面积，从而提高吸附力。
很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为液体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状，这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。
活性炭的吸附除了物理吸附外，还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。
活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、功能团形式的氧和氢，例如：羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类，这些表面上含有的氧化物或络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后，由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中，原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如：碳酸盐和磷酸盐等，这些灰分含量可经水洗或酸洗处理而降低。