碳纤维除用于高温绝热材料外，一般不单独使用，常加入到树脂、金属或陶瓷、碳、水泥等基体中，构成碳纤维增强复合材料，是一种极为有用的结构材料。它不仅质轻、耐高温，而且有很高的抗拉强度和弹性模量，具有广泛的应用领域前景。但是现阶段由于制作成本相对来说比较高，所有限制其的应用范围。沥青基碳纤维的应用行业有以下几个:
碳纤维应用领域一：土木建筑应用
碳纤维增强材料与钢筋混凝土相比，抗张强度与抗弯强度高5-l0倍，弯曲韧度和伸长应变能力高20～30倍，重量却只有钢筋混凝土的一半;绝热性好，用作外装材料可解决高层建筑的高精度防水，减轻地震负荷，节省钢材。碳纤维用于制造层压胶合板梁，为建筑业提供了一种更经济、结构更完美的建筑梁。为此，碳纤维增强材料已被广泛应用干房屋、桥梁、隧道等基础设施的混凝土结构增强工程中，预计碳纤维增强材料在土木建筑领域的用量每年增长10%以上。
碳纤维应用领域二：航天应用
由于碳纤维复合材料具有比强度、比钢度(比模量)高，耐疲劳性能好，可设计性强等一系列独特优点，其在航空、航天装备的轻量化，小型化和高性能化上起着无可替代的作用。飞机通过使用复合材料达到轻量化、省能化，使乘客数与飞行距离增加。一架波音777客机碳纤维的耗用量达到7吨左右，美国的无人攻击机，全机由复合材料制成，飞机领域的碳纤维需求增长不断加速。在航天领域，高强碳纤维复合材料也是导弹、运载火箭、人造卫星、宇宙飞船等结构上不可或缺的战略材料。如碳/碳复合材料由于能耐1800℃以上的高温，耐烧蚀性与抗热震能力好，比强高，热膨胀系数小，适合制作火箭发动机的绝热壳体、喷管喉衬、导弹载入端头等。这一系列的碳纤维一般都采用的是高性能的碳纤维。
碳纤维应用领域三：体育及医疗用品应用
碳纤维复合材料可应用在高档文体休闲用品中，如高尔夫球杆、网球拍和钓鱼杆等(碳纤维复合材料的高尔夫球杆要比金属杆轻近50%);还可用于自行车、赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、撑杆和乐器外壳。应用于医疗器械中，主要包括假肢、人造骨骼、韧带、关节以及X光透视机等。文体用具方面使用的多为通用型碳纤维，医疗上则使用高性能碳纤维占多。
碳纤维应用领域四：一般工业应用
碳纤维复合材料在汽车工业应用于车轴、弹簧板、车壳、刹车片等;在以风力发电为主的能源领域应用于风机叶片、机舱罩、导流罩以及塔架结构;在武器装备防弹产品方面应用于防弹头盔、防弹服、运钞车、防弹汽车等。另外，碳纤维在海洋石油开采、纺机配件剑杆织机、电气电子元件、印刷造纸罗拉中也已普遍应用。此外，碳纤维吸附材料还广泛应用于各个领域的空气净化、三废处理。
碳纤维复合材料作为世界先进复合材料的代表，开发之初主要用于航空航天领域(约占80%)，但在20世纪90年代，由于碳纤维复合材料应用领域的不断拓宽，尤其是近年来其应用发展的多元化，碳纤维年需求增长率达到20%。目前碳纤维在其他领域的应用已远远超过航空航天。鉴于对市场需求的乐观估计，国外各主要碳纤维生产商纷纷扩大产能。
就地区需求而言，北美是全球需求碳纤维最大的地区，其次是欧洲、日本。我国碳纤维的应用也往不断加以推广，现如今已经到原子能、汽车冶金等其他行业，但是在使用的数量、应用的深度与广度与世界先进的国家和地区，特别是和美国、日本相比还有较大的差距。随着我国经济的发展，特别是加入WTO以后，碳纤维的应用领域不断扩大，市场需求量亦会进一步增加。虽然聚丙烯腈(PAN)碳纤维仍是今后发展的主流，但沥青基碳纤维因生产成本低、市场价格低廉，再加上新用途的不断开发和扩大，需求量将会相应地增加，市场将进一步扩大，发展前景将十分乐观。