Uhlíkové vlákno sa vzťahuje na vysoko pevné vlákno s vysokým modulom s obsahom uhlíka viac ako 90%. Odolnosť voči vysokým teplotám je na prvom mieste medzi všetkými chemickými vláknami. Je vyrobený z akrylového vlákna a viskózového vlákna oxidáciou a karbonizáciou pri vysokej teplote. Je to vynikajúci materiál na výrobu leteckého a iného high-tech vybavenia.
Uhlíkové vlákno sa skladá hlavne z uhlíkového prvku, ktorý má vlastnosti vysokej teplotnej odolnosti, odolnosti proti treniu, tepelnej vodivosti a odolnosti proti korózii. Jeho tvar je vláknitý, mäkký a dá sa spracovať na rôzne tkaniny. Pretože jeho grafitová mikrokryštalická štruktúra je prednostne orientovaná pozdĺž osi vlákna, má vysokú pevnosť a modul pozdĺž osi vlákna. Hustota uhlíkových vlákien je malá, takže jeho špecifická pevnosť a špecifický modul sú vysoké. Hlavným účelom uhlíkových vlákien je kompozit so živicou, kovom, keramikou a uhlíkom ako výstuž na výrobu pokročilých kompozitných materiálov. Špecifická pevnosť a špecifický modul kompozitov z epoxidovej živice vystužených uhlíkovými vláknami sú najvyššie spomedzi existujúcich inžinierskych materiálov.
Priemer uhlíkových vlákien je iba 5 mikrónov, čo zodpovedá jednej desatine až jednej dvanástine vlasov, ale jeho pevnosť je viac ako 4-násobok pevnosti hliníkovej zliatiny.
