El carbón activado es un adsorbente muy versátil por su alta superficie específica, distribución polimodal de tamaños de poro, estructura porosa en forma de rendija y por su capacidad de presentar diferentes tipos de grupos químicos en su superficie. Para facilitar la descripción de las aplicaciones estas se agruparán en función de sus usos para la adsorción de gases o de solutos en disolución.

El consumo de carbón activado para aplicaciones en fase líquida es una proporción muy elevada del uso total de este material, siendo en algunos países de hasta 80%.

Las principales aplicaciones están relacionadas con el tratamiento de aguas:

Aguas potables: En los países desarrollados esta aplicación consume una cuarta parte del carbón activado utilizado en fase líquida, y su misión fundamental es complementar la desinfección y filtraciones habituales, mediante la adsorción de productos tóxicos y otros materiales orgánicos.

Aguas residuales: Esta aplicación consume aproximadamente la quinta parte del carbón activado utilizado en aplicaciones en fase liquida, y es previsible que sea la aplicación que más crezca como consecuencia de las regulaciones cada vez más estrictas.

Decoloración de edulcorantes: La decoloración del azúcar y los siruposos consumen también una quinta parte del total.

Industria química: La purificación de muchos productos químicos (glicoles, colorantes, hidróxido potásico, ácidos clorhídricos y fosfóricos etc.)

Industria alimentaria: Estas aplicaciones incluyen muchos alimentos habituales como aceites, bebidas alcohólicas y no alcohólicas, café descafeinado, etc.

Otras: Aquí se pueden incluir la industria farmacéutica (antibióticos, vitaminas, disoluciones intravenosas, etc.) minería (especialmente la extracción del oro, como complejo de cianurado), catálisis, electrodeposición, etc.

Las aplicaciones en fase gas, aunque solo alrededor un 20% del carbón activado producido está destinado a aplicaciones en fase gaseosa. La mayor parte de este carbon es granular o conformado y las principales aplicaciones son:

Recuperación de solventes: esta aplicación tiene por objeto el evitar la emisión de compuestos orgánicos volátiles a la atmósfera, pero en muchos casos es el alto precio de las substancias (que se pueden recuperar y reciclar) el que ha aumentado la importancia de esta aplicación. Se trata de carbones esencialmente micro porosos, porque es en la microporosidad donde se pueden adsorber fuertemente las moléculas orgánicas pequeñas.

Está aplicación esta progresivamente aumentando a medida que se exige controlar todos los vapores relacionados con la automoción, mediante cartuchos de carbon activado conectados con el tanque de gasolina. El carbon adsorbe los vapores lo mismo es aplicable a los sistemas de llenado de los tanques de gasolina en las gasolineras.

Control de gases industriales: incluye la eliminación de gases producidos en muchos procesos químicos, normalmente por reacciones de oxidación catalizadas por la superficie del carbón. Así , el dióxido de azufre puede ser eliminado porque se oxida a trióxido de azufre, que reacciona con agua para dar ácido sulfúrico, no volátil. El sulfuro de hidrógeno es convertido a azufre o sulfatos. El óxido de nitrógeno es oxidado a dióxido de nitrógeno (se añade amoniaco para que reacciones catalíticamente en la superficie del carbón con el dióxido de nitrógeno para formar nitrógeno).

Separación de gases: la separación y purificación de corrientes de gases industriales es una aplicación de interés creciente: Ejemplos típicos son la separación de compuestos aromáticos de vapores de bajo peso molecular en refinerías y la recuperación de componentes de la gasolina a partir de gas natural y gases industriales.

Almacenamiento de gases: Las fuerzas de adsorción que actúan sobre las moléculas en los microporos aumentan considerablemente la densidad de la substancia adsorbida y, como resultado, el carbón activado puede considerarse como un buen medio para disminuir la presión que se requiere para almacenar gases a una presión de 35 atmósferas en lugar de utilizar las 210 atmósferas necesarias en cilindros que contiene gas natural comprimido. Ya existen bastante vehículos que utilizan este método, a escala experiencia piloto.

Catálisis: Las propiedades catalíticas de la superficie del carbón activado son útiles en síntesis orgánica e inorgánica (por ejemplo, la síntesis de fluoruro de sulfurilo, del fosgeno, etc.). Además, el carbon activado se utiliza como soporte de catalizadores heterogéneos para muchos procesos industriales de hidrogenación, oxidación, etc.