Pada tingkat material, parameter fundamental meliputi kepadatan, kekuatan tarik, modulus elastisitas, dan perpanjangan putus. Serat karbon biasanya memiliki kepadatan sekitar 1,5–1,8 g/cm³-jauh lebih rendah dibandingkan baja-namun ia memiliki kekuatan tarik 3.000–7.000 MPa dan modulus elastisitas umumnya berkisar antara 200 hingga 600 GPa. Angka-angka ini menunjukkan bahwa material tersebut menawarkan kekuatan tarik dan kekakuan struktural yang luar biasa sekaligus memfasilitasi desain yang ringan. Perpanjangan putusnya yang rendah (biasanya di bawah 2%) mencirikannya sebagai "bahan kaku" yang tidak cocok untuk deformasi yang signifikan.

Mengenai struktur produk jadi, perhatian beralih ke parameter seperti struktur laminasi, ketebalan, sudut peletakan serat, dan kandungan resin. Pada komposit serat karbon, misalnya, sudut peletakan yang bervariasi (misalnya, 0 derajat, 45 derajat, 90 derajat ) secara langsung mempengaruhi karakteristik bantalan beban dan kekakuan torsional. Kandungan resin biasanya dipertahankan dalam kisaran tertentu untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan, sementara ketebalan memengaruhi faktor kekakuan dan distribusi berat secara keseluruhan-yang sangat penting dalam peralatan olahraga seperti raket atau rangka sepeda.

Kinerja dalam aplikasi praktis melibatkan parameter seperti ketahanan benturan, umur lelah, dan ketahanan lingkungan. Ketahanan terhadap benturan menentukan kerentanan material terhadap patah selama tumbukan atau benturan-intensitas tinggi; umur kelelahan mengukur tingkat penurunan kinerja setelah pembebanan yang berkepanjangan dan berulang; dan ketahanan lingkungan mencakup ketahanan terhadap kelembaban, korosi, dan fluktuasi suhu. Penilaian komprehensif terhadap parameter teknis ini sangat penting untuk mengevaluasi sepenuhnya kesesuaian dan keandalan produk serat karbon di berbagai aplikasi.