碳纖維按原料來源可分爲聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維；按性能可分爲通用型、高強型、中模高強型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態分爲長絲、短纖維和短切纖維。
按力學性能分爲通用型和高性能型。通用型碳纖維強度爲1000兆帕、模量爲100G帕左右。高性能型碳纖維又分爲高強型（強度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強度大於4000兆帕的又稱爲超高強型；模量大於450G帕的稱爲超高模型。
隨着航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。市場上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維爲主。
由於碳纖維神祕的面紗尚未完全揭開，人們還不能直接用碳或石墨來製取，只能採用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）爲原料，將有機纖維與塑料樹脂結合在一起炭化製得碳纖維。
