与非金属基复合材料相比，金属基复合材料的潜力在20世纪中期还尚未充分发挥，应用面比较窄，成熟的品种很少。
这种情况一直到20世纪70年代中期才略有好转。金属基复合材料所用的增强剂除了石墨、硼（硼硅克）纤维外，还有高强度钢线、高熔点合金丝（钨、钼）和晶须（氧化铝、碳化硅）等。这些纤维分别用来与铝、镁、钛、铜和镍钴基高温合金组成复合材料。
硼—铝复合材料的研制起步最早，取得了一定效果。这种材料用于航天飞机的机身构架管，可减重80公斤。
石墨—铝复合材料也具有很高的比强度和比模量，适合直升机、导弹、坦克和突出浮桥使用。
镍基和钴基高温合金使用高熔点钼、钨丝式晶须增强后成为耐热复合材料。用这种耐热复合材料制成实心涡轮叶片，可以提高涡轮的温度和转数，减少涡轮级数和冷却气体的消耗，为改进发动机创造了条件。采用加有二氧化钍和碳化铪的钨丝增强复合材料，工作温度为1160～1200℃，至少比目前的涡轮工作温度提高100℃。
利用氧化铝晶须毡或单晶纤维增强熔点钼钨后，可以耐更高的温度，在1650℃时的强度为钨的两倍。
超导电缆也是一种复合材料，它是以铜—锡合金为基体，埋入295根铌线后组成，经过扩散处理在界面形成七微米厚的Nb2Sn金属化合物，它具有超导性，可以用于制造磁悬浮高速列车，核聚变反应堆电磁铁、储能超导感应器、超导发电等新产品。