Na úrovni materiálu medzi základné parametre patrí hustota, pevnosť v ťahu, modul pružnosti a predĺženie pri pretrhnutí. Uhlíkové vlákno má zvyčajne hustotu približne 1,5 – 1,8 g/cm³-oveľa nižšiu ako hustota ocele-, no môže sa pochváliť pevnosťou v ťahu 3 000 – 7 000 MPa a modulom pružnosti vo všeobecnosti v rozsahu od 200 do 600 GPa. Tieto čísla naznačujú, že materiál ponúka výnimočnú pevnosť v ťahu a štrukturálnu tuhosť a zároveň uľahčuje ľahkú konštrukciu. Jeho nízke predĺženie pri pretrhnutí (zvyčajne pod 2 %) ho charakterizuje ako „tuhý materiál“ nevhodný na výraznú deformáciu.

Čo sa týka štruktúry hotového produktu, pozornosť sa presúva na parametre, ako je štruktúra laminátu, hrúbka, uhly kladenia vlákien a obsah živice. Napríklad v kompozitoch s uhlíkovými vláknami meniace sa uhly uloženia (napr. 0 stupňov, 45 stupňov, 90 stupňov) priamo ovplyvňujú nosné- charakteristiky a torznú tuhosť. Obsah živice sa zvyčajne udržiava v určitom rozmedzí, aby sa dosiahla rovnováha medzi pevnosťou a húževnatosťou, zatiaľ čo hrúbka ovplyvňuje celkovú tuhosť a faktory rozloženia hmotnosti,-ktoré sú obzvlášť dôležité pri športovom vybavení, ako sú rakety alebo rámy bicyklov.

Výkon v praktických aplikáciách zahŕňa parametre, ako je odolnosť proti nárazu, únavová životnosť a odolnosť voči životnému prostrediu. Odolnosť proti nárazu určuje náchylnosť materiálu na zlomenie počas kolízií alebo úderov s vysokou{1}}intenzitou; únavová životnosť meria stupeň zhoršenia výkonu po dlhšom, opakovanom zaťažení; a environmentálna odolnosť zahŕňa odolnosť proti vlhkosti, korózii a teplotným výkyvom. Komplexné posúdenie týchto technických parametrov je nevyhnutné na úplné vyhodnotenie vhodnosti a spoľahlivosti produktov z uhlíkových vlákien v rôznych aplikáciách.