碳纤维的微观结构类似于人造石墨，是一种无序的石墨结构。

碳纤维是一种由有机纤维碳化和石墨化得到的微晶石墨材料。

     碳纤维复合材料是一种力学性能优异的新材料，比重不到钢的1/4。碳纤维树脂复合材料的拉伸强度一般在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，230~430Gpa的拉伸弹性模量也高于钢。所以CFRP的比强度，即材料的强度与其密度之比，可以达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度只有59Mpa/(g/cm3)左右，比模量也高于钢。材料的比强度越高，构件的自重越小，比模量越高，构件的刚度越大。从这个意义上说，它预示着碳纤维在工程中广阔的应用前景。

     纵观多种新兴复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，很多人期待人类正从钢铁时代进入复合材料广泛应用的时代。  

     碳纤维，顾名思义，既具有碳材料的固有特性，又具有纺织纤维的柔软性和可加工性，是新一代的增强纤维。与传统玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量提高了三倍以上；与凯夫拉纤维(KF-49)相比，其杨氏模量约为KF-49的两倍，不溶于有机溶剂、酸和碱，耐腐蚀性能突出。1981年，有学者将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中。30多年过去了，它依然保持着纤维形态。