碳纖維性能優越，被譽為 21 世紀新材料之王。碳纖維是由聚丙烯腈（PAN）（或瀝青、粘膠）等有機材料在高溫環境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結構無機纖維。碳纖維性能優越，根據《高科技纖維與應用》，碳纖維強度高（抗拉強度在 3500MPa 以上），模量高（彈性模量在 230GPa 以上），且密度小（碳纖維密度是鋼的 1/4，是鋁合金的 1/2），比強度高（比強度比鋼大 16 倍，比鋁合金大 12 倍）。此外，碳纖維耐超高溫（非氧化氣氛條件下，可在 2000℃時使用）、耐低溫、耐酸、耐腐蝕、熱膨脹系數小（可以耐急冷急熱，即使從 3000℃的高溫突然降到室溫也不會炸裂），導熱系數大。
PAN 基碳纖維是主流。按照原材料不同，碳纖維可分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基、粘膠基碳纖維。根據中復神鷹招股說明書，PAN 基碳纖維由于生產工藝相對簡單，產品力學性能優異，用途廣泛，占碳纖維總量的 90%以上，因此目前碳纖維一般指 PAN 基碳纖維。瀝青基由于在材料制備、紡絲和氧化等過程中比 PAN 基碳纖維困難，從而成本較高，沒有得到大規模應用。但由于高性能瀝青基碳纖維具備高剛性、高導熱和高功能性，在航空航天領域仍占有一席之地。粘膠基碳纖維由于生產效率較低，制備成本相對更高，因此產量規模較小。
碳纖維最終以碳纖維復合材料形式應用在輕量化/高強/高模等領域。碳纖維最終以碳纖維復合材料形式用于下游。相較其他材料，碳纖維復合材料密度最低，根據《碳纖維復合材料在汽車輕量化中的應用》，高強度型/高模量型碳纖維復合材料密度分別為 1.5/1.6g/cm3，減重率達到55%-60%。同時，碳纖維復合材料強度/模量也高于大部分材料，高強度型/高模量型碳纖維復合材料抗拉強度分別為 1400/1100Mpa，彈性模量分別為 130/190Gpa（碳纖維復合材料的抗拉強度/彈性模量會小于碳纖維碳絲）。因此在輕量化/高強/高模等應用領域，碳纖維復合材料的性能優勢明顯。隨著碳纖維成本和價格的下降，碳纖維復合材料應用領域有望快速擴大。
