碳纤维首先是一种物质，是由和钻石同等材质在1000℃以上高温碳制成的。碳纤维是一种新型非金属材料，它和它的复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。碳纤维的另一重要特性就是比重小。比重一般在1.6左右，是铝的二分之一，钢的五分之一。尽管碳纤维质量轻，但它强度高，有很高的“比强度”（比强度＝材料的强度极限/材料的单位重），它的比强度是钢的5倍，刚性非常好。
碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。鉴于以上碳纤维的诸多优异特性，碳纤维应用的范围越来越广。从50年代主要应用在火箭、宇航及航空等尖端科学，到80年代被广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。同时，随着高性能及超高性能的碳纤维的相继出现，它应用的范围越来越广，如A380、波音777、美国新型主战坦克，碳纤维比重占到15%以上。同时，随着碳纤维加工技术的普及，它的应用范围自80年代起逐渐涉及到民用方面。到目前为止，我国各种应用占碳纤维率需求比例分别为体育30%，航空10%，工业60%。体育用碳纤维主要应用于高尔夫棒、网球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品，如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。另外，它在建筑的抗震加固方面也有广泛的应用。