Hiilikuitu on kuitumaista hiilimateriaalia. Se on uudentyyppinen materiaali, jolla on vahvempi lujuus kuin teräs, pienempi tiheys kuin alumiini, vahvempi korroosionkestävyys kuin ruostumaton teräs, korkeampi lämpötilankestävyys kuin lämmönkestävä teräs ja johtava kuin kupari, jolla on monia arvokkaita sähköisiä, lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia. Hiilikuiduista valmistetaan pääasiassa hiilikuituvahvistettua muovia, joka on komposiittimateriaali levitykseen. Jokainen hiilikuitu koostuu tuhansista pienemmistä hiilikuiduista, joiden halkaisija on noin 5 μm ~ 8 μm. Atomitasolla hiilikuitu on hyvin samanlainen kuin grafiitti, joka koostuu hiiliatomien kerroksista, jotka on järjestetty kuusikulmaisiin muotoihin. Ero hiilikuidun ja grafiitin välillä on kerrosten välinen yhteys. Grafiitti on kiderakenne, sen välikerrosliitos on löysä, kun taas hiilikuitu ei ole kiderakenne, välikerrosliitos on epäsäännöllinen, mikä voi estää liukumisen ja parantaa aineen lujuutta.
Yleensä hiilikuidun tiheys on 1750 kg / m3, lämmönjohtavuus on korkea, mutta voimansiirtokapasiteetti on alhainen, ja hiilikuidun ominaislämpökapasiteetti on myös pienempi kuin kuparin. Kuumennettaessa hiilikuidusta tulee paksumpaa ja lyhyempää. Vaikka hiilikuidun luonnollinen väri on musta, tutkijat voivat värjätä sen eri väreillä.