På materialnivå inkluderer grunnleggende parametere tetthet, strekkfasthet, elastisitetsmodul og forlengelse ved brudd. Karbonfiber har typisk en tetthet på omtrent 1,5–1,8 g/cm³ -langt lavere enn stål-, men har en strekkstyrke på 3000–7000 MPa og en elastisitetsmodul som vanligvis varierer fra 200 til 600 GPa. Disse tallene indikerer at materialet tilbyr eksepsjonell strekkfasthet og strukturell stivhet, samtidig som det letter design. Dens lave forlengelse ved brudd (vanligvis under 2%) karakteriserer den som et "stivt materiale" uegnet for betydelig deformasjon.

Når det gjelder strukturen til det ferdige produktet, flyttes oppmerksomheten til parametere som laminatstrukturen, tykkelse, fiberoppleggsvinkler og harpiksinnhold. I karbonfiberkompositter, for eksempel, har varierende oppleggsvinkler (f.eks. 0 grader, 45 grader, 90 grader) direkte innvirkning på lastbærende egenskaper og torsjonsstivhet. Harpiksinnholdet holdes vanligvis innenfor et spesifikt område for å balansere styrke og seighet, mens tykkelse påvirker generell stivhet og vektfordeling-faktorer som er spesielt kritiske i sportsutstyr som racketer eller sykkelrammer.

Ytelse i praktiske applikasjoner involverer parametere som slagfasthet, utmattelseslevetid og miljømessig holdbarhet. Slagfasthet bestemmer materialets mottakelighet for brudd under kollisjoner eller høy-slag; tretthetslevetid måler graden av ytelsesdegradering etter langvarig, gjentatt belastning; og miljømessig holdbarhet omfatter motstand mot fuktighet, korrosjon og temperatursvingninger. En omfattende vurdering av disse tekniske parametrene er avgjørende for å fullt ut evaluere egnetheten og påliteligheten til karbonfiberprodukter på tvers av ulike bruksområder.