活性炭的吸附性能不仅取决于其孔隙结构，还与其化学组成和结构密切相关。除碳元素外，活性炭中还存在两类杂质：一类是化学键合的元素，主要是氢和氧。这些元素之所以残留在炭中，要么是因为原料在炭化过程中未能完全碳化，要么是在活化过程中，外来非碳元素与炭表面发生化学键合——例如，在采用水蒸气活化时，炭表面会发生氧化反应。另一类杂质则是灰分。

在活性炭的表面，其吸附力主要取决于范德华力中的色散力以及基本微晶结构的变化。例如，当微晶中存在不完整的石墨层时，碳骨架中电子云的分布将发生显著改变。因此，价键的不完全饱和或未配对电子的出现都会对活性炭的吸附性能产生影响，尤其是对于极性物质或可极化物质。此外，碳结构中非碳原子的存在也会对活性炭的吸附性能产生显著影响。范德华力包括三种作用力：取向力、诱导力和色散力。其中，取向力是指两个极性分子的固定偶极之间产生的正负电荷相互吸引；诱导力是指极性分子的固定偶极诱导非极性分子产生瞬时偶极而产生的作用力；而色散力则是由两个非极性分子在其各自电子运动过程中产生瞬时偶极后彼此之间的吸引力所形成。在分子化合物中，大多数分子间作用力都是通过色散力实现的。