碳纤维是20世纪60年代发展起来的又一种新型增强纤维。而碳纤维的诞生是在百年之前，直到人们在寻求复合材料的新增强纤维时才想到它。
现代的碳纤维是以聚丙烯腈、人造丝或木质素为原料，在高温分解和碳化后得到的，具有强度高、重量轻、比重小、刚性好、抵抗变形能力强等特点，是现代良好的复合材料。
碳纤维复合材料的出现只不过几十年的时间。用它代替金属，已经在化工、机电、造船特别是航天航空工业中得到广泛应用。
例如：用碳纤维屑加塑料制成的轴承，摩擦系数小，抗磨蚀性好，甚至可用在重型轧机上；用碳纤维与聚四氟乙烯制成的复合材料密封圈具有耐热、耐磨和耐腐蚀的特点，适用于高压化工泵和液压系统的密封；碳纤维复合材料制作的齿轮，重量轻、强度高，完全可以代替金属而又无需用润滑剂等。
碳纤维复合材料最主要的用户是航天航空工业，在飞机上机翼尖、翼尾、起落架支柱、直升机旋翼均使用了碳纤维和硼纤维复合材料。
在修复医学上，碳硼人工骨和人工关节已被植入人体，其密度、强度和生物相容性都比金属件和陶瓷件优越。
在民用工业中，使用碳纤维最多的是汽车和运动器具。