炭黑是由烴類化合物經熱分解而生成的。當原料為天然氣（其組分以脂肪烴為主）時，則形成碳的六元環；當原料為重油（芳香烴含量較高）時，因已含有碳的六元環，則進一步脫氫縮合形成多環式芳香族化合物，從而生成碳原子的六角形網狀結構層面，這種層面3—5個重疊則成為晶子。炭黑的球形粒子就是由幾組沒有一定標準定向的這種晶子所組成的無定形結晶體。晶子周圍含有不飽和的自由鍵，這種鍵使炭黑粒子彼此凝聚，形成多少不等的分支小鏈，此即稱做炭黑的結構。
炭黑的結構因制法不同而異，一般爐法炭黑的結構高于槽法炭黑，乙炔炭黑的結構zui高，此外，炭黑的結構還受原料的影響，原料的芳香烴含量高，則炭黑的結構就高，收率也高；反之，則結構低，收率亦低。炭黑粒子直徑愈小，結構也愈高。在同一粒徑范圍內，結構愈高，壓出愈易，而且壓出品表面光滑，收縮小。炭黑的結構可由吸油值大小來衡量，在粒徑相同的情況下，吸油值大表示結構高，反之則表示結構低。
高結構的炭黑在合成膠中難于分散，但是柔軟的合成膠需要模數較高的炭黑來提高它的強力，細粒子高結構炭黑能夠提高胎面膠的耐磨耗性。低結構炭黑的優點是扯斷強力高，伸長率大，定伸強力低，硬度小，膠料柔軟，生熱也較小，但是耐磨性能比同粒度高結構炭黑差。
