活性炭的孔隙就是含碳原料在高溫條件下與活化劑（藥劑或氣體）發生作用，進行炭活化，使炭的孔隙結構發生了變化，它清除了炭結構中基本微晶之間的各種非組織炭和基本微晶的石墨層中的一部分炭，使炭的孔隙結構不斷發達起來，這種作用不斷進行的結果，就產生了許多空隙叫孔隙
活性炭中的孔隙形狀是多種多樣的，有些孔隙兩端都開口或者一端是封閉的；有些孔隙的進口小，有如墨水瓶狀，有些孔隙是兩個平面之間的裂口，好像有規則的V形等，為了計算方便，不管孔隙的實際形狀如何，常常把孔隙當做墨水瓶形的或圓柱形的不交叉的毛細管。活性炭的孔隙，根據孔徑大小，大致可分為三類：大孔、過渡孔（或稱中孔）和微孔。
各種孔隙的孔徑大小范圍
| 孔隙種類 | 半徑（埃） | 體積（毫升/克） | 比表面積占總比表面積量（%） | 備注 |
| 大孔 | 1000-100000 | 0.20-0.50 | | 不能起毛細凝聚作用 |
| 過渡孔 | 20-1000 | 0.02-0.10（有時達0.30-0.85） | ＜5 | 能起毛細凝聚作用 |
| 微孔 | ＜20 | 0.15-0.50 | 95 | 大小如分子 |
這三種孔隙，在活性炭的吸附過程中，各有它自己的特殊功能，微孔，它的半徑小于20A，但其比表面積很大，可達幾百㎡/g，甚至有的超過1000㎡/g，因此，微孔在一定程度上決定活性炭的吸附能力，通常它的吸附表面積占總吸附表面積的95%以上。
過渡孔是使吸附質進入微孔的通道，它的比表面積占總表面積一般不超過5%，但是，用特殊的方法（如延長活化時間，升溫，速度減慢和藥品活化等）可得到過渡孔特別發達的活性炭，其容積達0.3-0.9毫升，比表面積達200㎡/g以上，過渡孔的作用有3點，一是由于毛細管的凝聚作用，將蒸汽吸附在過渡孔中，因此用于從廢氣中回收有機溶劑時，具有一定程度的過渡孔中是必要的，其次，過渡孔是使吸附物質進入微孔的通道，在活性炭里大孔在外表面，由大孔的分枝構成過渡孔，再分枝成微孔，因此，吸附物質的細孔內的擴散速度受到過渡孔的影響很大；第三，在液相吸附時，對分子直徑較大的吸附質能進行吸附，例如，對有色成分的水溶液吸附時，著色成分的分子半徑在30A以上，微孔不節能進行吸附，而要靠過渡孔。
大孔的比表面積很小，對吸附量幾乎沒有影響，由于大孔的半徑較大，不會發生毛細管凝聚作用，但若活性炭作為催化劑載體使用時，大孔可以作為催化劑沉積的地方。
由于活性炭的結構特性，孔隙多比表面積大，決定了活性炭具有很大的吸附性能，同時，活性炭孔隙直徑不同，對各種化合物的吸附具有選擇性，活性炭吸附各種化合物的孔隙zui小直徑如表所示：
| 化合物種類 | 能吸附的zui小孔隙直徑（A） |
| 碘 | 10 |
| * | 10 |
| 亞甲基藍 | 15 |
| 赤鮮紅 | 19 |
| 糖漿色 | 約28 |
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