按原絲類型分類：
    適用于制造炭纖維的前軀體材料類型很多，來源廣泛。常用的原材料有粘膠材料（Rayon）、聚丙烯腈纖維（PAN）、瀝青纖維（Pitch）和各種氣態的碳氫化合物，這些前軀纖維材料在相應的工藝條件下，經過熱解、催化熱解和炭化形成或生成相應的炭纖維。
    粘膠基炭纖維是由粘膠原絲經過化學處理、炭化處理和高溫處理制成的炭纖維。從結構上看粘膠基炭纖維通常為各向同性的炭纖維。此類炭纖維的原纖維（即粘膠纖維）中，通常堿金屬含量比較低，如鈉含量一般小于25 ppm，全灰分含量的也不大于200ppm，所以，它特別適用于制作那些要求焰流中堿金屬離子含量低的燒蝕防熱型的復合材料
    聚丙烯腈基炭纖維是聚丙烯腈原絲經過預氧化處理、炭化和在盡可能高的溫度下熱處理制成的炭纖維。
    瀝青基炭纖維可分為各向同性瀝青基炭纖維和各向異性瀝青基炭纖維兩大類。由各向同性的瀝青纖維經過穩定化、炭化而制得的炭纖維稱為各向同性瀝青基炭纖維，即力學性能較低的通用級瀝青基炭纖維；由擬似中間相瀝青或中間相瀝青經過紡絲工序轉變為瀝青纖維，再進行穩定化、炭化和適當的高溫處理而制得的纖維稱為各向異性的瀝青基炭纖維。
    氣相生長炭纖維是以碳氫氣體為原材料，借助固體催化劑（如鐵或其他過渡金屬）的幫助生長的炭纖維。氣相炭纖維由可石墨化炭組成，通過2800度的高溫可以轉變為石墨纖維。
按力學性能分類
    高模型炭纖維（HM）。這是一種沿纖維軸向方向的彈性模量相當于石墨單晶彈性常數（炭纖維模量的理論值）的30%以上、且拉伸強度與彈性模量之比小于1%的炭纖維。
    高強型炭纖維（HT）。通常這類炭纖維的拉伸強度超過3000MPa，其強度與剛度之比值約為1.5%~2.0%。
    中模型炭纖維（IM）它基本上是屬于高模型一類的炭纖維，又稱為高強中模型炭纖維。其拉伸強度與高強型炭纖維相當，只是模量值稍高，可以達到炭纖維理論值的30%，強度與模量之比值仍然高于1%。這類纖維的應用為普遍，常用來制作各類結構復合材料。