Сорбционный метод дезодорации — значительно более надежный по сравнению с окислительным, так как он основан не на трансформации органических веществ, а на их извлечении из воды. Из известных сорбентов наиболее эффективными являются активные угли. Они хорошо сорбируют фенолы,  полициклические ароматические углеводороды, в том числе канцерогенные, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды и многие другие органические загрязнения. Однако и сорбцию на активных углях нельзя рассматривать в качестве универсального средства очистки воды от органических соединений. Так, имеются вещества, которые ими не задерживаются (органические амины) или задерживаются плохо (синтетические   поверхностно-активные   вещества).
Активные угли применяют в виде порошка (углевание воды) или в виде гранул в качестве загрузки фильтров. Углевание воды имеет ряд недостатков, которые ограничивают его использование: трудности, связанные с замачиванием и дозированием угля, необходимость иметь емкости для контакта его с обрабатываемой водой и т. д. Поэтому углевание воды может быть использовано тогда, когда оно должно проводиться эпизодически, кратковременно и в небольших дозах.
Для дозирования угольной пульпы предусматривают замачивание угля в течение 1 ч в баках с механическим или гидравлическим перемешиванием. Угольную пульпу концентрацией до 8% вводят в воду до коагулянта не менее чем за 10 мин. Дозу угля перед фильтрами принимают до 5 кг/л.
Более надежным является применение гранулированных активных углей, используемых в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем независимо от уровня загрязнения воды, служат постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым веществам,  если емкость угля не исчерпана.
Приведены характеристики активных углей, получивших распространение в технологии улучшения качества воды. Следует отметить, что уголь марки АГ-5 можно применять только при  подготовке технической воды.

Показаны схемы напорных фильтров с активным углем (могут быть открытые фильтры). Угольные фильтры располагают после осветлительных, но возможно применение совмещенных осветлительно-сорбционных фильтров . Сорбционные фильтры периодически промывают водой. Недостатком угольных фильтров является необходимость регенерации активного угля, которая может производиться следующими методами: химическим, термическим и биологическим. Химический метод предусматривает предварительную обработку угля острым паром, а затем щелочью. Метод сложный, трудоемкий и недостаточно эффективный, так как не восстанавливает сорбционную способность материала полностью. Термический метод заключается в выжигании адсорбированных органических соединений в специальных печах при температуре 800— 900 °С. Этот метод регенерации не только сложен, но сопряжен с потерями угля при обжиге. Биологический метод регенерации основан на жизнедеятельности бактерий, минерализующих адсорбированные углем органические соединения, однако этот процесс протекает крайне медленно.