คาร์บอนไฟเบอร์ (เรียกสั้นๆ ว่า CF) เป็นวัสดุไฟเบอร์ชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงและเส้นใยโมดูลัสสูงที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 95% เป็นวัสดุไมโครคริสตัลไลน์กราไฟต์ที่ได้จากการทำให้เป็นคาร์บอนและแกรไฟต์โดยการซ้อนเส้นใยอินทรีย์ เช่น ไมโครคริสตัลแกรไฟต์เกล็ดตามแนวแกนของเส้นใย

คาร์บอนไฟเบอร์ "อ่อนด้านนอกและแข็งด้านใน" ซึ่งเบากว่าโลหะอะลูมิเนียม แต่แข็งแรงกว่าเหล็ก และมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนและโมดูลัสสูง เป็นวัสดุสำคัญในการป้องกันประเทศ อุตสาหกรรมทางทหาร และการใช้งานพลเรือน ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติโดยเนื้อแท้ของวัสดุคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังมีความสามารถในการแปรรูปที่นุ่มนวลของเส้นใยสิ่งทออีกด้วย เป็นเส้นใยเสริมแรงรุ่นใหม่

คาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมาย คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงตามแนวแกนและโมดูลัสสูง ความหนาแน่นต่ำ ประสิทธิภาพจำเพาะสูง ไม่มีการคืบ ทนต่ออุณหภูมิสูงเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่ไม่ออกซิไดซ์ ต้านทานความล้าได้ดี และการนำความร้อนและไฟฟ้าจำเพาะอยู่ระหว่างอโลหะและอโลหะ ระหว่างโลหะ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนมีขนาดเล็กและแอนไอโซทรอปิก ความต้านทานการกัดกร่อนอยู่ในเกณฑ์ดี และการส่งผ่านรังสีเอกซ์อยู่ในเกณฑ์ดี การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี ฯลฯ

เมื่อเทียบกับใยแก้วแบบดั้งเดิม โมดูลัสของเส้นใยคาร์บอนของ Young นั้นมากกว่า 3 เท่าของคาร์บอนไฟเบอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยเคฟลาร์ โมดูลัสของ Young มีค่าประมาณ 2 เท่าของคาร์บอนไฟเบอร์ และไม่พองตัวในตัวทำละลายอินทรีย์ กรดและด่าง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2018 จีนได้พัฒนาสายการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ T1000 ขนาด 100 ตันแรกโดยอิสระอย่างสมบูรณ์