1、密度低质量轻：碳纤维夹心泡沫材料的密度很低，只有1.5-2g/cm3。相当于钢密度的1/5， 铝合金的1/2，碳纤维复合材料不仅在轻量化方面独具优势，高强度也让碳纤维复合材料可以代替很多传统金属材质。碳纤维复合材料制作的零部件，要比使用传统铝合金材质的零部件重量轻15%-30%，机器使用寿命也得到提升。

2、高强度高模量：碳纤维具备着优良的物理特性，例如它在抗拉强度方面可达3500MPa以上，是钢的7- 9倍；在抗拉弹性模量方面达到2300- 4300MPa，也明显高于钢；碳纤维复合材料的比模量也比钢要高，碳纤维比模量为2000MPa/(g/cm3)，而钢仅为59MPa/(g/cm3)。

3、耐热性：碳纤维本身是一种耐高温的材料，理论上可以达到2600℃，但往往碳纤维并不会单独使用，需要与固化剂如环氧树脂进行复合制成成品，环氧树脂的燃点并不高，碳纤维复合材料的耐高温性能就会有局限性。以陶瓷为基体的碳纤维复合材料耐温可达到2000摄氏度以上，不过这些材料需要和氧气隔绝才能发挥出其性能，所以多出现航天航天领域，其它常见的以树脂作为基体的碳纤维复合材料能承受的温度在200摄氏度左右。

4、热膨胀系数小：碳纤维的热膨胀系数很小，可以达到从几千摄氏度的高温突然降到常温而不会炸裂。当碳纤维复合材料与其它热膨胀系数大的材料承受相同的热量时，碳纤维复合材料更不易膨胀和变形，所以一些高精度的结构件中很多都使用了碳纤维复合材料。

5、抗腐蚀与抗老化：碳纤维复合材料的抗腐蚀性十分突出，一般的酸碱盐等物质对其根本不会产生影响。碳纤维复合材料在湿空气中也不会发生水解反应，具有耐水性和耐湿热老化特征，除此之外碳纤维复合材料的X光射线透过率也十分高，在医用X射线诊断装置中就使用了碳纤维复合材料，用以减少X光射线对人体的损害。