光催化再生法的原理是利用一定波长范围的光，在某种催化剂存在的条件下，通过光化学反应将吸附质氧化分解，从而使饱和活性炭的吸附性能得到恢复。在水溶液中，光催化剂如锐钛矿型TiO2等表面受光子激发将产生高反应活性的羟基自由基，可将大部分有机物及部分无极污染物氧化降解，最终生成CO2、H2O等无害或低毒物。目前用于研究的催化剂以TiO2为主，经太阳光照即具有高反应活性。此法主要是在颗粒活性炭上负载锐钛矿型TiO2光催化剂，使TiO2的光催化性能和活性炭的吸附性能结合起来。由于活性炭的吸附作用，其表面污染物浓度高，因此有利于光催化反应的快速进行，从而将污染物原位降解，达到使活性炭再生的目的。

但是活性炭的使用环境很复杂，在使用过程中可能会因某些较为复杂的因素（例如高温和某些基团的积累）造成光催化剂因“中毒”而失效，所以研究人员开展了很多关于光催化失活的研究。光催化再生型活性炭在其吸附达到饱和后直接经紫外光照射甚至日光辐射即可实现原位再生，不需要其他操作，能耗低，而且再生工艺简单，设备操作容易，生产规模可以随意控制。因此对光催化再生的研究具有重要意义。但该方法耗时长，而且可能由于活性炭自身强烈吸光作用影响光催化效率，抑或是由于光催化堵塞了活性炭的空隙影响了污染物富集等原因，目前光催化再生处理效果依然有待提高。

Ameena等用TiO2光催化再生处理印染废水的活性炭，可使有机污染物有效的分解为H2O和CO2。研究表明光催化再生与印染废水的浓度、pH值以及其他盐类和无机物有关，光催化再生主要是通过以光催化剂作为降解中心，使活性炭内外吸附质出现的浓度差而不断进行。