炭化：将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分。

活化：将炭化后的物质与气体或化学药剂进行反应，使其表面被侵蚀，产生发达的微孔结构。

再生：活性炭被使用后，在不破坏其原有结构的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附质，恢复其吸附性能。

其中活化是活性炭制备的关键步骤。

在碳化之前，将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后，在一定温度下，经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。磷酸，氢氧化钾，氢氧化钠，氯化钙，氯化锌等都可作为活化试剂。将炭置于较低的温度（250–600°C）下进行活化。一般认为，活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离，从而产生大量孔隙。由于活化材料所需的温度较低、质量一致性较好、时间较短，化学活化优于物理活化。

灰分降低了活性炭的整体活性，降低了再活化的效率，取决于用于生产活性炭的基础原料（如椰子、木材、煤等）。 酸/水溶性灰分含量比总灰分含量更重要。可溶性灰分含量低的碳应用于海水、淡水鱼和礁槽，以避免重金属中毒和植物/藻类过度生长。

性能和反应性的改进

传统活性炭的表面是活性的，能够被大气中的氧和氧等离子体蒸汽氧化，也能被二氧化碳和臭氧氧化。活性炭在液相中的氧化是由多种试剂（硝酸、过氧化氢、硝酸钾）引起的。活性炭可以与氯，溴和氟相互作用。

与其它碳材料一样，活性炭的表面可以在液相中通过氟聚醚过氧化物进行氟烷基化处理，或通过化学气相沉积法与各种含氟有机物质结合。这种材料结合了高疏水性和化学稳定性以及导电性和导热性，可用作超级电容器的电极材料。

磺酸官能团可以附着在活性炭上，形成“星形基团”，可用于选择性催化脂肪酸的酯化反应。由卤化前体形成的此类活性炭提供了一种更有效的催化剂，被认为是残留卤素改善稳定性的结果。活性炭的某些化学性质归因于表面活性炭存在的双键。

溶剂废活性炭再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。溶剂废活性炭再生法比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,变化不定,因此一种特定溶剂的应用范围较窄。

活性炭形状不定，通常是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状，通过加工处理所获得。由于活性炭本身具有的吸附性能，能够吸大多数大气污染物，吸附效率较为理想，因此常被当作吸附剂使用。活性炭本身不具备危险性，因此被抛弃的纯活性炭不属于危险废物。