Ở cấp độ vật liệu, các thông số cơ bản bao gồm mật độ, độ bền kéo, mô đun đàn hồi và độ giãn dài khi đứt. Sợi carbon thường có mật độ khoảng 1,5–1,8 g/cm³-thấp hơn nhiều so với thép-nhưng nó có độ bền kéo 3.000–7.000 MPa và mô đun đàn hồi thường nằm trong khoảng từ 200 đến 600 GPa. Những số liệu này chỉ ra rằng vật liệu này mang lại độ bền kéo và độ cứng kết cấu đặc biệt đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho thiết kế nhẹ. Độ giãn dài khi đứt thấp (thường dưới 2%) khiến nó trở thành một "vật liệu cứng" không thích hợp để chịu biến dạng đáng kể.

Về cấu trúc của thành phẩm, sự chú ý chuyển sang các thông số như cấu trúc tấm, độ dày, góc sắp xếp sợi và hàm lượng nhựa. Ví dụ: trong vật liệu tổng hợp sợi carbon, các góc bố trí khác nhau (ví dụ: 0 độ, 45 độ, 90 độ) ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính chịu tải-và độ cứng xoắn. Hàm lượng nhựa thường được duy trì trong một phạm vi cụ thể để cân bằng độ bền và độ dẻo dai, trong khi độ dày ảnh hưởng đến độ cứng tổng thể và các yếu tố phân bổ trọng lượng-đặc biệt quan trọng trong thiết bị thể thao như vợt hoặc khung xe đạp.

Hiệu suất trong các ứng dụng thực tế liên quan đến các thông số như khả năng chống va đập, tuổi thọ mỏi và độ bền môi trường. Khả năng chống va đập xác định khả năng bị gãy của vật liệu khi va chạm hoặc các cú va chạm có cường độ-cao; tuổi thọ mỏi đo lường mức độ suy giảm hiệu suất sau khi tải kéo dài và lặp đi lặp lại; và độ bền môi trường bao gồm khả năng chống ẩm, ăn mòn và biến động nhiệt độ. Đánh giá toàn diện các thông số kỹ thuật này là điều cần thiết để đánh giá đầy đủ sự phù hợp và độ tin cậy của các sản phẩm sợi carbon trong các ứng dụng khác nhau.