碳纖維增強碳/碳復合材料由石墨基體和具有增強功能的碳纖維組成。這種材料的成本很高，經常用于高性能或者極端條件下的一些應用，主要是航天科技。比如航天飛機的頭錐和機翼前緣。它也用作托卡馬克反應堆中的面向等離子體的材料。此外，在F-1賽車和飛機的制動系統中，碳/碳剎車盤和剎車片也是標準配置。由于這類材料具有優異的抗熱震性和較低的熱膨脹系數，因此適用于高溫下工作的結構材料。