炭黑是一种半导体材料，常用电导率或其倒数电阻率表示其电性能。炭黑的导电性与其微观结构、粒子大小、结构、表面性质等密切相关。
炭黑的微观结构赋予炭黑导电性。天然石墨单晶或高度定向的热裂解石墨的电性能类似于半金属性质，即它的价电子与导电电子带之间的能带很低，小于0.04eV。而且，由于石墨层的取向，在电性能方面也存在着明显的各向异性。石墨单晶在a轴方向的比电阻大约为5×10-5Ω·cm，但在垂直于石墨层的C轴方向的比电阻则为5×10-1Ω·cm，高出104倍。对炭黑聚集体而言，由于石墨层取向的同心圆性质，绝大部分接触都是沿着C轴方向，其电阻率要高于石墨。
炭黑的物理化学性质与其导电性有关。一般来说，粒子越小，导电性能越好，这是由于增加了单位体积内炭黑的粒子数，从而增加了接触点或在分散体系中减小了粒子间距，使电阻减小，导电性增加。炭黑结构也是影响炭黑导电性的重要因素，高结构炭黑较正常结构或低结构炭黑具有较好的导电性。这显然是由于炭黑链枝结构（纤维结构）的存在、交织联结形成了更多的导电通路所致。炭黑表面挥发物或残留的焦油状物质（即溶剂抽出物）使炭黑表面覆盖一层含氧化合物的膜或油状烃分子薄膜，形成了绝缘层，增加了炭黑的电阻，使导电性降低。将炭黑在真空或惰性气氛中加热除去含氧基团和油状物质后，导电性会明显增加。炭黑表面粗糙度，即孔隙性也影响炭黑的导电性。表面粗糙多孔的炭黑其导电性增加，这是由于当填充量一定时，多孔的炭黑粒子比实心粒子的粒子间距要小。所以，导电性能好的炭黑要具备粒子细、结构高、表面纯净、粗糙多孔的特点。
炭黑电阻的测量一般是在压缩状态下进行。因为未压缩的粉状炭黑体积多变，并含有高达90%以上的空隙。经造粒密实的炭黑中仍有80%左右的空隙，大多数炭黑如按粒子堆积计算，其空隙容积为40%左右。炭黑中存在这么多并易变的空隙，如不经一定程度压缩则无法准确地测量其比电阻。压缩主要是消除炭黑中过多的空隙，并增加聚集体间接触或缩小粒子间距，因此在一定的压力条件下才能比较不同炭黑的导电性。总的来说，压缩炭黑的电阻率随所施加压力（压强）的增加而减小。
电流通过炭黑的导电行为是由内场致发射和电子隧道效应两种机理决定的。沃特指出，电阻不是由导电粒子的链长度决定，而是由链与链之间的间隙决定的，这些间隙在所施加的压力下不到1nm，因此，在这些局部的间隙可能出现高场强，在足够高的电势差下会引起内场致发射使电子穿过势垒。而在一些情况下，产生电子隧道效应，通过大量的导电通路（隧道）导电。大量填充炭黑的硫化胶的非欧姆特性也是由内场致发射和电子隧道效应引起的。这使得电流密度和场强间呈指数函数关系。但在低场强下，电流呈欧姆特性。炭黑在应用体系中填充量与导电性亦有关。在一定聚合物材料中，中等炭黑填充量，具有高度开放链枝结构的炭黑能产生较高的导电性，结构较低的炭黑则导电性较低。但在很高的填充量下，大部分炭黑都趋于接近极限的同一导电水平。因为在高填充量下或者高压下，炭黑聚集体受到压缩紧密填实，如果接触电阻很低，则此时导电机理近似于石墨，电流呈欧姆特性。
炭黑导电性在实际应用中具有重要的实际意义，在高分子复合材料中炭黑是最好的导电填料，因为炭黑能赋予不同的导电性，增强（橡胶）或不损害塑料复合物的强度，以及其很小的密度等特点，可满足不同制品的使用要求。在橡胶、塑料、电子元件、电池、磁性材料等工业中广泛使用不同品种的导电炭黑。
