Quasi contemporaneamente all’invenzione della plastica, furono inventate le fibre di carbonio. Era il 1958, e il suo inventore il Dr. Roger Bacon, fisico ed esperto dei materiali, presso il Parma Technical Center, in Ohio. La fibra di carbonio consisteva in sottili filamenti di grafite, che si intrecciavano formando fogli o rotoli di fibra tessile di carbonio. Tuttavia, il nuovo materiale presentava un alto costo di produzione. La notevole scoperta, si mantenne viva, continuando la ricerca su di essa.
Nel 1969 la Carr Reinforcements produsse, per la prima volta,  un tessuto in fibra di carbonio.

La fibra di carbonio si compone di una trama filiforme, sottilissima, ottenuta con fili in carbonio. Dalla tela, così realizzata, si ottengono diversi materiali, denominati compositi, perché, successivamente, le fibre vengono unite ad una matrice, usualmente di resina, metallo o plastica. La matrice ha lo scopo di tenere ferme le fibre secondo gli orientamenti prefissati nell’intrecciatura preventiva, determinata per resistere agli urti e agli sforzi, ma anche a mantenere la forma e a proteggere la tela di carbonio. Con essa, quindi, in varie applicazioni, si producono materiali innovativi.
Tali materiali presentano molti vantaggi, risultando ad elevata resistenza meccanica, isolamento termico, resistenza chimica e ai cambiamenti di temperatura e ottime proprietà ignifughe.
Tuttavia, le sue caratteristiche meccaniche possono essere a rischio di anisotropia se l’intrecciatura, non essendo omogenea, acquista determinate direttrici negli sforzi e non altre.

Definire tela o tessuto la fibra di carbonio non è propriamente giusto. In effetti, ogni “filo” di carbonio ha dimensioni enormemente piccole, da nanotecnologia. La fibra di carbonio è simile alla grafite. Gli intrecci fittissimi di fili sono ammassi di atomi di carbonio a struttura piana, posti con simmetria esagonale geometrica.
I rapporti tra i singoli fogli differenziano le sue prestazioni. Infatti, nella grafite i fogli sono paralleli e con scarsa correlazione chimica. La grafite, infatti, è impalpabile, delicata e volatile. La fibra di carbonio, invece, può assumere caratteristiche variabili. Una fibra di carbonio può essere turbostratica o grafitica, oppure assumere una struttura ibrida. La fibra turbostratica ha una  struttura cristallina, ed essendo ogni foglio con direzione diversa l’uno dall’altro, risultano uniti in modo del tutto casuale. Esse risultano più resistenti e con un carico di rottura maggiore. Le fibre grafitiche, sottoposte ad un riscaldamento con temperature maggiori dei 2200 gradi, posseggono, invece, un’elasticità più pronunciata.

Avendo la fibra di carbonio caratteristiche di resistenza e leggerezza, viene utilizzata per rinforzare altri materiali, come, in particolar modo, i polimeri plastici. I materiali non polimerici, come i metalli, sono scarsamente applicati in associazione con la fibra, presentando fenomeni negativi, come quello della  corrosione.
In casi particolari viene usata la fibra di carbonio in una matrice di grafite, cioè sempre di carbonio. Questa associazione viene chiamata carbonio-carbonio. Essa si applica in particolari situazioni, quando necessita un’elevata resistenza al calore. E’ il caso dei freni delle auto di Formula 1, oppure gli scudi termici delle navette spaziali.
La sua resistenza e leggerezza sta permettendo la costruzione di aerei di linea di nuovo tipo. La sua applicazione, ad esempio nei Boeing 787, renderà l’aereo più leggero, con un deciso risparmio di carburante. Perfino le scarpe dei calciatori vengono realizzate con fibra di carbonio, tanto da renderle più leggere, resistenti e flessibili.