活性炭是用果壳、木材等原料通过高温下隔绝空气碳化，再进行活化制成的。它有非常多的微孔和巨大的比表面积，因而具有很强的物理吸附能力，能有效地吸附水中的有机污染物和有毒致癌物卤代甲烷（THM）及多环芳烃（PAH）。此外，在活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团，如羧基（－COOH）、羟基（－OH）、羰基（>C=O）。这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能，能有效地去除水中一些金属离子。
活性炭的吸附能力以物理吸附为主，但也存在化学选择性吸附，这是由于在制造过程中还形成部分表面氧化物基团，使炭具有一定极性所致。例如当制作温度在300～500℃时，酸性氧化物占优势，这种酸性氧化物在水中离子化时，活性炭就带负电荷；制作温度在800～900℃时，碱性氧化物占优势，这种碱性氧化物在水中离子化时，活性炭就带正电荷；而制作温度在500～800℃之间时，活性炭具有两性性质。由测定其电位得知，一般活性炭带负电荷，它在溶液中呈现弱酸性，在PH值较低的酸性条件下吸附较好；反之，在PH值较高的碱性条件下，吸附则较差。
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入后段的过滤系统中，容易造成后段系统的堵塞或污染，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺2～3cm厚的无纺布和泡棉，作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用2～3个月后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。
