顆粒活性炭其孔隙結構呈三分散系統，即它們的孔徑很不均勻，主要集中在三類尺寸范圍：大孔、中孔和微孔。
大孔又稱粗孔，指半徑大于100-200mm的孔隙。在大孔里蒸氣是不會有凝縮現象的。大孔的內表面與非孔型炭表面之間沒有本質上的區別，其所占比例又很小，可以忽略它對吸附量的影響。大孔在吸附過程中起吸附通道的作用。
中孔也稱過渡孔，指蒸汽能在其中發生毛細管凝縮而使吸附等溫線出現滯后回線的孔隙，其有效半徑常處于2-100mm。中孔的尺寸相對大孔小很多，盡管其內表面與非孔型炭表面之間也無本質的差異，但由于其比表面已占一定的比例，所以對吸附量存在一定的影響。但一般情況下，它主要起粗、細吸附通道的作用。
微孔有著與被吸附物質的分子屬同一量級的有效半徑（小于2mm），是活性炭中重要的孔隙結構，決定其吸附量的大小。微孔內表面因為其相對避免吸附力場重疊，致使它與非孔型炭表面之間出現本質差異，因此影響其吸附機制。
物理吸附首先發生在尺寸較小、勢能較高的微孔中，然后逐漸擴展到尺寸較大、勢能較低的微孔中。微孔的吸附并不是沿著表面逐層進行，而是按溶劑填充的方式實現，而大孔、中孔卻是表面吸附機制。所以，活性炭的吸附性能主要取決于它的孔隙結構，特別是微孔結構，存在的大量中孔對吸附也有一定的影響。