วัตถุประสงค์หลักของโฟมแซนด์วิชคาร์บอนไฟเบอร์คือการผสมกับเรซิน โลหะ เซรามิก และเมทริกซ์อื่นๆ เพื่อสร้างวัสดุโครงสร้าง วัสดุผสมอีพอกซีเรซินเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่าและดัชนีที่ครอบคลุมโมดูลัสเฉพาะในบรรดาวัสดุโครงสร้างที่มีอยู่ ในสาขาที่มีข้อกำหนดเข้มงวด เช่น ความหนาแน่น ความแข็ง น้ำหนัก ลักษณะความล้า ฯลฯ ในโอกาสที่ต้องการอุณหภูมิสูงและความเสถียรทางเคมีสูง โฟมแซนวิชคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อได้เปรียบ
คาร์บอนไฟเบอร์ถูกผลิตขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1950 เพื่อตอบสนองต่อความต้องการด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย เช่น จรวด การบินและอวกาศ และการบิน และยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์กีฬา สิ่งทอ เครื่องจักรเคมี และยา ด้วยข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นของเทคโนโลยีล้ำสมัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพทางเทคนิคของวัสดุใหม่ พนักงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจึงพยายามปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เส้นใยคาร์บอนประสิทธิภาพสูงและสมรรถนะสูงเป็นพิเศษปรากฏขึ้นทีละชิ้น ซึ่งเป็นก้าวกระโดดของเทคโนโลยีอีกขั้นหนึ่ง และยังเป็นการบ่งชี้ว่าการวิจัยและการผลิตเส้นใยคาร์บอนได้เข้าสู่ขั้นสูง
วัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และอีพอกซีเรซินได้กลายเป็นวัสดุสำหรับการบินและอวกาศเนื่องจากความถ่วงจำเพาะที่น้อย ความแข็งแกร่งที่ดี และความแข็งแรงสูง เนื่องจากน้ำหนักของยานอวกาศลดลงทุกๆ กิโลกรัม ยานปล่อยจึงลดลงได้ถึง 500 กิโลกรัม ดังนั้นจึงมีการแข่งขันกันเพื่อนำวัสดุคอมโพสิตขั้นสูงมาใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ มีเครื่องบินขับไล่ขึ้นและลงจอดในแนวดิ่ง และวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ในเครื่องบินนั้นคิดเป็น 1/4 ของน้ำหนักเครื่องบินทั้งหมดและ 1/3 ของน้ำหนักปีก
ตามรายงาน ส่วนประกอบสำคัญของจรวดขับดันสามตัวบนกระสวยอวกาศของสหรัฐฯ รวมถึงท่อปล่อยขีปนาวุธ MX ล้วนทำจากวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ขั้นสูง รถแข่ง F1 (World Formula One Championship) โครงสร้างตัวถังส่วนใหญ่ทำจากวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ จุดขายที่สำคัญของรถสปอร์ตชั้นนำคือการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ทั่วทั้งตัวถังเพื่อปรับปรุงแอโรไดนามิกและความแข็งแรงของโครงสร้าง
เส้นใยคาร์บอนสามารถนำไปแปรรูปเป็นผ้า ผ้าสักหลาด เสื่อ เข็มขัด กระดาษ และวัสดุอื่นๆ ในการใช้งานแบบดั้งเดิม โดยทั่วไปจะไม่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์เพียงอย่างเดียวยกเว้นเป็นวัสดุฉนวนความร้อน และส่วนใหญ่จะถูกเติมลงในเรซิน โลหะ เซรามิก คอนกรีต และวัสดุอื่นๆ เพื่อเป็นวัสดุเสริมแรงเพื่อสร้างวัสดุผสม วัสดุคอมโพสิตเสริมใยคาร์บอนสามารถใช้เป็นวัสดุโครงสร้างเครื่องบิน วัสดุป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ เอ็นเทียม และวัสดุทดแทนร่างกายอื่นๆ รวมถึงในการผลิตปลอกจรวด เรือยนต์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม แหนบรถยนต์ และเพลาขับ ฯลฯ
