碳纖維是有機纖維在1000℃以上碳化，使含碳量在85％以上的纖維。根據性能不同，碳纖維分為高強度、高模量碳纖維、活性炭碳纖維以及離子交換碳纖維。目前碳纖維已發展成為用途廣泛、性能優異的工業用高性能纖維。聚丙烯腈基和纖維素基碳纖維是目前用量最大的兩種高強度、高模量的碳纖維。它的化學性能類似于塊狀碳，溫度高于400℃時會出現明顯的氧化。它有良好的耐低溫性能，還有耐油、耐輻射、吸收氣體和減速中子的特性。它們本身的用途不大，通常作為負荷傳遞的一種媒介加入到樹脂、金屬、陶瓷中，或用化學氣相沉積法把碳沉積在纖維織物中，制成復合碳纖維，才能使它成為有用的工業材料。目前碳纖維的應用已深入到人類活動的各個領域，特別是宇航工業、飛機制造業、汽車工業和運動器械等方面的應用令人矚目。例如，哥倫比亞號航天飛機的兩只控制火箭噴口都使用碳纖維復合材料。用碳復合材料制成的飛機比鋁制飛機減重15％～30％，成本下降20％。汽車上有20％～60％的部件可用碳纖維增強塑料制造。碳纖維增強塑料可用于制造運動器械，如網球拍、高爾夫球棒、賽艇、賽車等。