Na poziomie materiału podstawowe parametry obejmują gęstość, wytrzymałość na rozciąganie, moduł sprężystości i wydłużenie przy zerwaniu. Włókno węglowe ma zazwyczaj gęstość około 1,5–1,8 g/cm3-znacznie niższą niż stal-, a mimo to charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie 3000–7000 MPa i modułem sprężystości na ogół mieszczącym się w zakresie od 200 do 600 GPa. Liczby te wskazują, że materiał zapewnia wyjątkową wytrzymałość na rozciąganie i sztywność konstrukcyjną, jednocześnie ułatwiając lekką konstrukcję. Jego niskie wydłużenie przy zerwaniu (zwykle poniżej 2%) charakteryzuje go jako „sztywny materiał” nienadający się do znacznych odkształceń.

Jeśli chodzi o strukturę gotowego produktu, uwaga skupia się na takich parametrach, jak struktura laminatu, grubość, kąty ułożenia włókien i zawartość żywicy. Na przykład w kompozytach z włókna węglowego różne kąty ułożenia (np. 0 stopni, 45 stopni, 90 stopni) bezpośrednio wpływają na charakterystykę nośności-i sztywność skrętną. Zawartość żywicy jest zwykle utrzymywana w określonym zakresie, aby zrównoważyć wytrzymałość i wytrzymałość, podczas gdy grubość wpływa na ogólną sztywność i czynniki rozkładu masy,-które są szczególnie krytyczne w sprzęcie sportowym, takim jak rakiety czy ramy rowerowe.

Wydajność w zastosowaniach praktycznych obejmuje parametry takie jak odporność na uderzenia, trwałość zmęczeniowa i trwałość środowiskowa. Odporność na uderzenia określa podatność materiału na pękanie podczas kolizji lub-uderzeń o dużej intensywności; trwałość zmęczeniowa mierzy stopień pogorszenia wydajności w wyniku długotrwałego, powtarzalnego obciążenia; a trwałość środowiskowa obejmuje odporność na wilgoć, korozję i wahania temperatury. Kompleksowa ocena tych parametrów technicznych jest niezbędna do pełnej oceny przydatności i niezawodności produktów z włókna węglowego w różnych zastosowaniach.