活性炭的物理性能決定于它的物理結構，表征活性炭物理結構的參數主要有密度、比表面積、孔體積、平均孔半徑、孔徑分布、粒度等。活性炭的物理特性是影響活性炭吸附性能的主要因素。但是，活性炭也會進行一些選擇性吸附，它的表面化學特性也是影響活性炭吸附能力的因素之一。活性炭的結構及其化學組成甚至活化方式都可以引起活性炭表面化學性質的改變，從而引起吸附能力的一些變化。

    從活性炭本身的結構來說，活性炭微晶的排列錯位會在活性炭表面產生一些不飽和鍵、孤對電子及自由基，它們能使活性炭表面帶有一定量的電荷，這些電荷所引起的靜電引力能夠增強活性炭的吸附性能。與活性炭化學吸附能力最直接相關的因素是表面的氧化物復體的性能。一般把活性炭的表面氧化物分成酸性和堿性的兩大類，并按這種分類來解釋活性炭的吸附作用。

    活性炭表面氧化物的成分主要受活化過程的影響。一般在300～500℃以下用濕空氣制造的活性炭中，酸性氧化物占優勢；而在800-900℃下，用空氣、蒸氣或二氧化碳為活化氧化劑所制造的活性炭中，堿性氧化物占優勢。在500～800℃之間制造的活性炭則具有兩性性質。酸性氧化物使活性炭具有極性的性質，因之傾向于吸附極性較強的化合物。特別應該注意的是那些類似羧基的基團。這些帶極性的基團易于吸附帶極性的水，因而阻礙了在水溶液中吸附非極性物質的過程。但當水中含有極性更強的物質時，由于酸性基團與它們間形成的氫鍵比和水間形成的氫鍵強，就可能置換了水而被吸附。為了避免形成更多的類似羧基的基團，妨礙吸附非極性有機物的過程，活化溫度必須在900℃附近，再生的溫度也同樣要注意。另外，即使是活性炭原來含有羧基型的基團較少，如果在貯存中與氧氣接觸，活性炭的表面就會受氧化而發生老化過程，這時氧主要是在內酯基團的羧基中。活性炭老化后就降低了對于水中大多數有機物的吸附容量。活性炭表面的金屬離子部位帶有正電荷，對那些帶有過剩電子部位的分子有吸引力，可以增加活性炭吸附的速率。目前尚未有活性炭表面的金屬阻礙吸附過程的報道，因此可以認為，在活性炭表面帶有金屬是有利的。