碳纖維碳纖維生產工藝復雜，包括聚合、紡絲、氧化碳化、表面處理和上漿。目前聚合方面已有黏膠、瀝青、聚丙烯腈及生物質等多種原料及聚合技術，應用最為廣泛及成熟的仍為聚丙烯腈；紡絲方面碳纖維采用溶液紡絲技術，一般小絲束纖維使用干噴濕紡，大絲束纖維使用低成本腈綸工藝；氧化碳化是將有機高分子轉變成無機碳化纖維的核心工藝，工藝冗長、裝備昂貴、能耗高、污染嚴重、制備成本高；表面處理及上漿步驟通過表面改性，將碳化纖維轉變為碳纖維。
碳纖維原絲的主要紡絲技術包括溶液紡絲和熔融紡絲兩大類。前者根據具體工藝的不同又細分為濕法紡絲、干噴濕紡、凝膠紡絲等。目前最主要的紡絲工藝是濕法紡絲和干噴濕紡。凝膠紡絲雖有專利，但尚無工業化報道；熔融紡絲主要用于瀝青基碳纖維原絲的生產，在 PAN 基碳纖維原絲生產中應用較少。
原絲經預氧化、碳化和后處理等工藝制得碳纖維，其中預氧化是關鍵步驟。原絲在空氣介質的預氧化爐中處理，溫度為 200~300℃。通過預氧化，原絲的大分子鏈轉化為環狀梯形結構，使其在高溫碳化時不熔不燃，保持纖維形態。預氧化絲在惰性氣體保護下進入炭化爐，爐內溫度 800~1500℃。纖維在爐內進行碳化反應，直鏈狀大分子交聯后轉變為稠環狀結構。纖維中碳含量從 60%左右升至約 95%，形成梯形六元環連接的亂層狀石墨片結構。
