פחם פעיל הוא צורה של פחמן, אשר מעובד בצורה המעניקה לו נקבוביות רבות, ולפיכך שטח פנים רב, המשמש לספיחת חומרים שונים או לתגובות כימיות. בשל הכמות הרבה של הנקבוביות המיקרוסקופיות, לגרם אחד של פחמן פעיל יש שטח פנים שנע בין 300 ל-2,000 מ"ר.
יעילות הפחמן הפעיל נקבעת בעיקר לפי שטח הפנים, אך גם הרכב כימי שונה יכול לשפר את יכולת הספיחה. הפחם הפעיל מופק בדרך כלל מפחם עץ.
תחת מיקרוסקופ אלקטרונים ניתן לראות כי המבנה של פחמן פעיל איננו מסודר, והוא מפותל ומלא נקבוביות. ייתכנו אזורים שלמים שבהם שתי שכבות גרפיט, אשר מפרידים ביניהם ננומטרים בודדים. הפחם הפעיל מסוגל לספוח חומרים ביעילות כיוון שהוא נקשר לחומרים בעזרת קשרי ואן דר ואלס.
המדד הבסיסי ביותר על מנת לאפיין את ביצועי הפחם הפעיל מתבצע בעזרת יוד (Iodine number/value), והוא מעיד בעיקר על יכולת הספיחה של מולקולות קטנות ושטח הפנים הכולל של הפחם. זהו מדד לתוכן החללים המיקרוסקופים (עד 2 ננומטר) שמתמלאים על ידי ספיחת יוד מתמיסה. המדד מייצג את כמות היוד הנספג בגרם פחם פעיל, והוא ביחידות מ"ג/גרם, כאשר הטווח האופייני לפחם פעיל נע בין 500 ל-1,200 מ"ג/גרם.
על מנת לבדוק יכולת ספיחת מולקולות גדולות משתמשים במולסה וטאנין.
