Uhlíkové vlákno je súvislé vlákno s priemerom 5–10 μm, z väčšiny obsahujúce uhlíkové atómy. Tieto sa spájajú do kryštalickej mriežky paralelne k pozdĺžnej osi vlákna, čo má za následok vysokú pevnosť v ťahu. Vlákna sa ďalej spájajú do nití a tie sú podľa potreby spracovávané na tkaniny rôznych vzorov. Uhlíkové vlákno má vynikajúce štrukturálne vlastnosti, odolnosť v ťahu, nízku hmotnosť, tepelná a chemická odolnosť. Má nízky elektrický odpor. Nevýhodou je pomerne vysoká cena výroby.

Vďaka svojim vlastnostiam sa využíva najmä ako konštrukčný materiál v leteckom, vesmírnom priemysle, v športových potrebách, motoristickom športe aj armáde. Uhlíkové vlákna sa vyrábajú s rôznymi stupňami pružnosti a pevnosti.

Samotné vlákno či látka je však nepoužiteľná, a pre využitie jeho vlastností ktorými sú najmä vysoká pružnosť a pevnosť a nízka hmotnosť je potrebné vytvoriť kompozit a to najčastejšie za pomoci epoxidovej živice.