煤基活性炭具有丰富的空隙结构，形成了巨大的比表面积，使其具有吸附气体和液体分子的能力，因此，煤基活性炭的孔隙结构对其吸附性能有非常重要的影响。依据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的分类标准，活性炭表面的孔隙分为三大类：孔隙直径大于50nm的为大孔；孔隙直径在2~50nm之间的为中孔；孔隙直径小于2nm的为微孔。不同的孔隙直径能够发挥出其相应的机能。

大孔是吸附发生时吸附质的通道，其比表面积一般很小，本身也无吸附作用。当活性炭用于催化领域时，较大的孔隙作为活性组分负载的场所是十分重要的，此外对于生物活性炭也可以提供微生物及菌类生存繁衍的场所。因此，催化剂载体和生物活性炭需要一定数量的大孔。

中孔在活性炭的应用中起着十分重要的作用。中孔发达的活性炭对有机大分子有很好的吸附作用常用于除去溶液中较大的有色杂质或呈胶状分布的颗粒；其次，中孔作为吸附质进入微孔的通道，在吸附动力学中起着重要的作用。此外，在催化领域，炭的中孔是活性组分及各种化学药品的主要担载场所。中孔的比表面积一般为20~70m²/g，也可以采用特殊的原料和工艺制得中孔发达的活性炭以增强活性炭的脱色效果和气相吸附性能，此时，其表面积可达200~700m²/g。

微孔的比表面积一般可达800~1000 m²/g，通常约占活性炭总比表面积的90％~95％，具有很强的吸附作用。在吸附及填充过程中，其进程不仅依赖于孔隙形态，而且受吸附性能以及吸附质-吸附剂间相互作用的影响。因此，微孔主要决定活性炭的吸附特性。

孔结构和孔形状对于吸附都有很大影响，微孔碳结构中存在的孔隙有：开孔型与半闭空型。

吸附质分子的大小与活性炭孔隙的大小相适应时有利于吸附，一般认为当孔隙大小为吸附质的2~4倍时最有利于吸附，因此，可以根据吸附质分子大小选择吸附性能最好的活性炭。但一般活性炭的孔径并不均一，因而选择性吸附效果差。采用特殊的方法可以制成孔径基本均一的活性炭用于选择性吸附，这类活性炭称为碳分子筛。