活性炭的结构主要由 石墨微晶、单一平面网状碳和无定形碳三部分组成。其中，石墨微晶是构成活性炭的主体部分，但其微晶结构不同于石墨的微晶结构，层间距在0.34~0.35nm之间，间隙较大。这种微晶结构被称为非石墨微晶，绝大部分活性炭属于非石墨结构。
活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。活性炭疏松多孔，所以表面积很大，一立方厘米的吸附面积大约有一千平方米。
综上所述，活性炭的结构特点在于其非石墨化的微晶结构，以及由这些微晶构成的多孔性和高比表面积，这些特性使得活性炭具有优异的吸附性能。