生物活性炭是指在活性炭的孔內使微生物繁殖，使這些微生物產生活性的水質凈化法（生物活性炭法）中所用的炭材料，是一種新型的水凈化用炭材料。
活性炭是一種多孔性物質，其中由微孔（孔徑小于2nm）構成的內表面積約占總面積的95%以上，過渡孔和大孔僅占5%左右。根據活性炭的形狀和制作方法不同，可以對活性炭進行分類，一般包括粉狀活性炭、顆粒活性炭、破碎狀炭等類別。活性炭的化學性質穩定，能耐酸、堿，耐高溫高壓，因此適應性很廣。
活性炭吸附技術是飲用水深度處理中較成熟有效的技術之一，它對水中多種污染物有很好的去除效果。活性炭吸附是完善常規處理工藝以去除水中有機污染物較成熟有效的方法之一，可以去除水中的臭味、色度、微量有機污染物（如烷烴類、多環芳烴類等）、重金屬、合成洗滌劑、放射性物質等多種污染物，并對水中CODMn、TOC和Ames致突變性都有不同程度的降低。在20世紀六十年代末至七十年代初，發達國家開展了利用活性炭吸附去除水中微量有機物的研究工作，對飲用水進行了深度處理。如：美國以地面水為水源的水廠已有90%以上采用了活性炭吸附工藝。法國南希市水廠處理能力10萬m3/天，采用顆粒活性炭，主要用于去除水中的臭味。
生物活性炭技術是20世紀60-70年代發展起來的一項新水處理工藝，由美國米勒和里根等人提出，它是指水處理過程中，有意識地助長在粒狀活性炭吸附中的好氧生物活性的處理工藝。德國Alllstaad水廠在60年代開始使用生物活性炭，并引起了西歐水處理界的廣泛重視。
活性炭是一種兼有吸附、催化和化學反應活性的多功能載體。微生物附著其上，可以發揮生化和物化處理的協同作用，從而延長活性炭的工作周期，大大提高處理效率，改善出水水質，并能處理那些采用單純生化處理或炭吸附法所不能去除的污染物質。生物活性炭在生物降解和活性炭物化吸附的雙重作用下能保持長期穩定的運行，并且具有穩定的去除效率。國內外研究和實際應用表明，在對飲用水的深度處理中，生物活性炭對水中化學需氧量（COD）、濁度、色度有很好的去除作用。
所謂廣義的生物活性炭法，可以認為是指同時利用在活性炭表面上生息的微生物的機能與活性炭的機能的水處理方法。而且，在生物脫臭領域也有利用活性炭作為微生物載體的，有時它也稱作生物活性炭。
隨著生物活性炭應用狀況的不同，微生物的種類、濃度及個數，活性炭的種類、形狀以及裝置的形狀等也不一樣。在高度凈水處理的場合，一方面，由于要處理的物質在水中的濃度非常低，而且，微生物還往往難以分解這些物質，因此，除去這樣的物質就要靠活性炭的吸附作用，而微生物具有讓活性炭的處理效果持續進行下去的機能。另一方面，在處理有機物濃度高的廢水的場合，結果就變成主要依靠微生物分解除去，而活性炭吸附僅僅起到輔助作用。
生物活性炭的機能就是隨著其應用場合的不同而有相當大的差異。但共同點在于在利用活性炭吸附的同時，還利用了微生物的分解機能，可以認為這就是生物活性炭的特征。
目前對生物活性炭的去除機理沒有統一公認的解釋，國內外學者有兩種機理來解釋生物活性炭的生物降解。
其中之一是：由于活性炭和水中的有機物濃度梯度，生物活性炭的生物降解作用使得活性炭再生。該理論認為由活性炭釋放到水中的有機物由于生物降解作用是逐級減少的，使得水中有機物的濃度較低。因此，吸附的有機物由于濃度梯度而得以再生。與以往有關協同作用解釋觀點不同的是，他們認為影響生物吸附的因素是活性炭生物再生的強度，并且在整個生物吸附過程中微孔一直被吸附基質所占用，沒有發生生物再生，只有過渡孔能夠通過微生物再生。此外得到更多承認和研究的生物降解機理是胞外酶作用。
Perrotti等人針對生物再生現象提出炭內吸附物質與胞外酶反應產生脫附的假說，認為細菌雖然不能進入微孔，但所分泌的胞外酶可以通過擴散作用進入微孔，與炭吸附的物質反應，形成酶-底物復合體或反應產物從原吸附位上脫附，并擴散到炭的外部，而被微生物降解，從而使活性炭得以再生。
此外，很多研究者認為解吸作用是生物降解的必要條件，不能解吸則不能被生物降解。胞外酶在與吸附的物質反應前先被活性炭吸附。此外，有研究學者認為微孔中吸附的分子很大程度上限制了胞外酶的通過。
隨著研究的深入和應用的開展，生物活性炭可以認為是指同時利用在活性炭表面上生長的微生物的機能與活性炭的機能的水處理方法。在水處理過程中，同時發揮了活性炭的物理吸附作用和微生物的生物降解作用，使活性炭再生周期延長，使用壽命大大延長。因此在水處理過程中，有意識助長粒狀活性炭表面好氧微生物的生長，去除可生物降解的有機物，以降低消毒副產物前體物的濃度和管網中細菌再生的潛能。
生物活性炭作為深度處理工藝的一種有效形式對去除水中天然有機物有著重要的作用。生物活性炭的形成，活性炭上微生物能夠生長繁殖，其主要原因有以下幾點：
1、飲用水中的微生物屬于貧營養微生物，對水中的微量有機污染物在生存環境上能夠適應；
2、活性炭作為微生物的載體，能夠吸附富集有機物，為微生物的生長儲存了營養，并且活性炭能夠防止有毒、有害物質對微生物的沖擊，防止水流變化的沖擊；
3、臭氧化將難降解有機物氧化分解為易降解有機物，有利于微生物利用，而且對水體富氧，使水體為好氧環境。
這幾種作用使得微生物在活性炭表面生長繁殖，進而形成生物活性炭。
活性炭吸附技術在實際應用中，依靠吸附去除有機物的使用壽命只有3-6個月，并且再生困難，生物活性炭是以活性炭為載體，用生長在炭表面的微生物，在水處理中同時發揮活性炭的物理吸附和微生物的生物降解作用，因此，既能有效去除水中微量的有機污染物，又能延長活性炭的使用壽命。依靠活性炭自然形成的生物活性炭，其生物相較為復雜，生物降解的速率不高，通過人工強化技術如投加高活性微生物，采用人工固定化技術形成的生物活性炭，則具有長效、運行穩定和出水無病原微生物等優點，因此，以人工固定化技術為代表的活性炭生物強化工藝也越來越受到人們的重視。