Karbonfiber er et fibrøst karbonmateriale. Det er en ny type materiale med større styrke enn stål, mindre tetthet enn aluminium, sterkere korrosjonsmotstand enn rustfritt stål, høyere temperaturbestandighet enn varmebestandig stål, og ledende som kobber, med mange verdifulle elektriske, termiske og mekaniske egenskaper. Karbonfiber er hovedsakelig laget av karbonfiberforsterket plast, som er et komposittmateriale for påføring. Hver karbonfiber er sammensatt av tusenvis av mindre karbonfibre, med en diameter på omtrent 5 μm ~ 8 μm. På atomnivå er karbonfiber veldig lik grafitt, bestående av lag med karbonatomer arrangert i sekskantede former. Forskjellen mellom karbonfiber og grafitt er forbindelsen mellom lagene. Grafitt er en krystallstruktur, dens mellomlagsforbindelse er løs, mens karbonfiber ikke er en krystallstruktur, er mellomlagsforbindelsen uregelmessig, noe som kan forhindre glidning og øke styrken til saken.
Generelt er tettheten til karbonfiber 1750 kg/m3, den termiske ledningsevnen er høy, men kraftoverføringskapasiteten er lav, og den spesifikke varmekapasiteten til karbonfiber er også lavere enn kobber. Ved oppvarming blir karbonfiber tykkere og kortere. Selv om den naturlige fargen på karbonfiber er svart, kan forskere farge den i forskjellige farger.