碳纤维及其复合材料由于具有密度小、强度高、耐高低温等特点，最早应用于航空航天及国防领域，如大型飞机、军用飞机、无人战斗机及导弹、火箭、人造卫星等。约占总消费量的22%。
　　碳纤维及其复合材料既能作为结构材料又能作为功能材料，在工业领域具有广泛的应用，如：汽车、电缆、风能发电、海洋产业、电子器件、工业器材和土木建筑等。约占总消费量的62%。
　　碳纤维制成的体育休闲用品，质量更轻、硬度更强、吸收震荡和振动效果更好，同时延长了体育用品的使用寿命，其中最主要的应用是作为自行车、钓鱼杆、网球拍、高尔夫球杆和游艇等材料。约占总消费量的16% 。2014年国际上碳纤维在航空航天、工业、体育休闲三大领域的应用比例为22:62:16，预计2020年将变为20:75:5。在全球范围内，碳纤维复合材料总量的50%以上应用于工业领域，特别是在风电叶片和汽车领域，体育休闲用品所消耗的碳纤维复合材料占比不到20%，并呈逐年下降之势，而在中国50%以上的碳纤维主要应用于体育休闲用品，但工业用碳纤维逐步提高。
　　2014年全球PAN基碳纤维产能约为12.8万吨，其中小丝束碳纤维约为9.2万吨，占72%；大丝束碳纤维约3.6万吨，占28%。按照开工率70％计算，2014年全球碳纤维总产量约为9万吨。
　　目前全球碳纤维工业化产品仍以PAN基碳纤维为代表，其力学性能最高，应用领域最广，占全球碳纤维总产量的90％以上。目前，已经开发出高强度、高模量和高强高模三大系列约三十项品种。
　　现在，全球范围拥有PAN原丝、PAN基碳纤维、织物、预浸料、单向预浸带、片材至复合材料制品全套产业链的企业，主要有日本东丽、日本东邦Tenax、日本三菱丽阳、美国Hexcel、美国Cytec、德国SGL等。其中日本东丽公司生产的碳纤维，无论质量、产量还是品种都居世界前列。
　　近年来，随着大型飞机进入商业飞行及风力发电、汽车领域等工业需求量扩大，各碳纤维生产企业纷纷扩大其生产规模，而且非常具有针对性。东丽为扩大在飞机制造领域的份额，计划在南卡州新建碳纤维生产线，满足民航飞机等需求；三菱丽阳计划提高美国加州子公司的产能，满足美国风电、汽车、压缩天然气瓶（CNG）和氢气瓶增长需求；新兴企业如韩国晓星也将提高产能，用于本国内火车和公共汽车等的轻量化材料，并销往中国和东南亚；俄罗斯复合材料公司千吨级碳纤维生产线也建成投产。