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。

工业过程中最常见的再生技术是热再生。热再生过程通常包含三个步骤：

干燥：去除活性炭上的水分等可挥发性成分。

高温炭化：使吸附在活性炭上的部分有机物汽化脱附，部分有机物发生分解，以小分子物质脱附出来，残余的成分留在活性炭孔隙内成为固定炭。

活化：通入 、CO或水蒸气等气体，去除前一步骤在多孔结构中形成的烧焦有机残留物，并重新暴露多孔碳结构，以再生其原始表面特性。再生工艺的核心是活化阶段。

在每个吸附-热再生循环中，部分碳床被烧掉，导致吸附能力的损失。热再生所需温度高，使其成为一个能量和商业成本都很高的过程。

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。