碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量在 90%以上。它是利用各種有機纖維在惰性氣體中、高溫狀態下碳化而制得。碳纖維具有十分優異的力學性能，是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維。特別是在 2000℃以上的高溫惰性環境中，碳材料是唯一強度不下降的物質。碳纖維密度比鋁低，強度比鋼高，此外還兼具其他多種優良性能，如低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱傳導性高、熱膨脹系數低、光穿透性高、非磁體但有電磁屏蔽性等。
原絲生產按照紡絲方法主要分為濕法紡絲和干濕法紡絲，干濕法是一種更為先進的工藝，濕法紡絲的效率約只有干濕法紡絲的五分之一。按絲束大小分類：碳纖維可劃分為小絲束和大絲束，小絲束碳纖維初期以 1K、3K、6K 為主，逐漸發展為 12K 和 24K。小絲束碳纖維工藝控制要求嚴格，生產成本較高，主要應用于國防軍工等高科技領域，以及體育休閑用品領域。通常將 48K 以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括 48K、60K、80K 等，主要應用于工業領域，包括紡織、醫藥衛生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等。大絲束產品性能相對較低但制備成本亦較低，因此往往運用于基礎工業領域，應用最廣泛的是風電葉片領域，西方國家對我國碳纖維實施嚴格的技術封鎖和產品禁運，其主要針對的是小絲束碳纖維。
按力學性能分類：碳纖維可劃分為高強型（GQ）、高強中模型（QZ）、高模型（GM）、高強高模型（QM）。碳纖維多作為增強材料，看中的是其優良的力學性能，因此應用中更多的是按其力學性能分類。實踐中，拉伸強度及模量是國際碳纖維分類的主要標準，業內一般采用日本東麗（TORAY）分類法，2011 年國家發布實施《聚丙烯腈基碳纖維》，標志著我國的碳纖維行業有了自己的分類方法與標準。
