碳纤维复合材料是目前最先进的复合材料之一。它以轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料，是其它纤维增强复合材料所无法比拟的。碳纤维增强树脂基复合材料具有一系列的优异性能，主要表现在以下几个方面。

　　1.具有高的比强度和比模量。碳纤维复合材料的密度仅为钢材的1/5钛合金的1/3比铝合金和玻璃钢(GFRP)还轻使其比强度(强度/密度)是高强度钢、超硬铝、钛合金的4倍左右玻璃钢的2倍左右比模量(模量/密度)是它们的3倍以上。碳纤维复合材料轻而刚、刚而强的特性是其广泛用于宇航结构材料最基本的性能。

　　2.耐疲劳。在静态下碳纤维复合材料循环105次、承受90%的极限强度应力时才被破坏，而钢材只能承受极限强度的50%左右。对于碳纤维增强树脂基复合材料在应力作用下呈现粘弹性材料的疲劳特性显示出耐疲劳特性。碳纤维复合材料呈现出良好的抗蠕变性能这可能与碳纤维的刚性有关。

　　3.热膨胀系数小。碳纤维的热膨胀系数具有显著的各向异性，使其复合材料的热膨胀系数也具有各向异性。

　　4.耐磨擦抗磨损。碳纤维复合材料有优良的耐疲劳特性、热膨胀系数小和热导率高的特性具耐磨擦、抗磨损的基本性能。再加之碳纤维具有乱层石墨结构自润滑性好适用于摩擦磨损材料。

　　5.耐蚀性。碳纤维的耐蚀性非常优异在酸、碱、盐和溶剂中长期浸泡不会溶胀变质。碳纤维复合材料 的耐蚀性主要取决于基体树脂。长期在酸、碱、盐和有机溶剂环境中刻蚀、溶胀等使其变性、腐蚀导致复合材料性能下降。

　　6.耐水性好。碳纤维复合材料的耐水性好可长期在潮湿环境和水中使用。一般沿纤维方向(0°)的强度保持率较高垂直于纤维方向(90°)的保持率较低。这可能与基体树脂的吸湿、溶胀有关。

　　7.导电性好。碳纤维具有导电性能。对于碳纤维复合材料导电性能来自碳纤维基体树脂是绝缘体。因此，碳纤维复合材料的导电性能也具有各向异性。

　　8.射线透过性。碳纤维复合材料对X射线透过率大吸收率小，可在医疗器材(如X光机)方面应用。