在炭黑形态一节中已经提到炭黑粒径，并谈到除热裂炭黑外，几乎所有炭黑的球形粒子都不是单独存在的，而是在炭黑生成过程中聚融在一起形成炭黑聚集体的一个区域。聚集体是炭黑单独存在的、小单元。
但尽管如此，炭黑粒子大小与分布仍然是炭黑的重要基本性能之一。粒径直接影响炭黑的其他性能和使用性能。
炭黑粒径主要是通过电子显微镜法测定的。电镜法是直接观察和测定炭黑粒径方法。通常测定粒子的平均几何直径，简称粒径，以nm表示。测定步骤包括制备试样、成像拍摄、放大倍数校正以及统计计数。电子显微镜测定可以先拍摄照片，然后用粒径分析仪或其他显微测定装置测量照片或底片上粒子直径大小，再统计算术平均粒径，也可以直接与图像分析仪联机使用在成像时直接测量。无论采用哪种方法，都需要测量几百个甚至上千个粒子直径才有代表性。电子显微镜可以测量以下几个重要参数:平均算术直径(nm)d=2nd(2-19)平均表面直径(nm)4=n(2-20)电镜比表面积(m/g)S=改・(2-21)式中，P为炭黑的真密度，通常采用1.86g/cm2。
图2-19为四种炭黑的电子显微镜照片。电子显微镜不仅可以测量炭黑的粒径，而且还可以测量炭黑的粒径分布曲线。从图20粒径分布曲线可以看出，粒径越小的炭黑，粒径分布范国越窄，说明粒径较小的炭黑粒子大小较均一。反之粒子较大的炭黑粒径分布较宽，粒子更不均一。另外，也可以看出，大多数炭黑，特别是粒径小的炭黑的粒径分布曲线不是完全对称的正态分布，而是向着粒径较大方向偏斜，也就是说峰值的右侧所占的粒子较多，这种现象称之为“右偏斜”。
炭黑的粒子大小及其分布对其使用性能有较大的影响。如在橡胶应用中，粒子越小，填充橡胶硫化胶的强度如拉伸强度、定伸应力、抗撕裂性能越好，耐磨性能也越高，反之上述性能降低。但随着炭黑粒子直径增加，弹性好，生热低。所以，根据橡胶工业的不同使用要求选用不同品种炭黑。