最早的碳／ 碳復合材料是由碳纖維織物二向增強的， 基體由碳收率高的熱固性樹脂(如酚醛樹脂)熱解獲得。 采用增強塑料的模壓技術， 將二向織物與樹脂制成層壓體， 然后將層壓體進行熱處理， 使樹脂轉變成碳或石墨。 這種碳／ 碳復合材料在織物平面內的強度較高，在其他方向上的性能很差， 但因其抗熱應力性能和韌性有所改善， 并且可以制造尺寸大、 形狀復雜的零部件， 因此， 仍有一定用途。

  為了克服兩向增強的碳／ 碳復合材料的缺點， 研究開發了多向增強的碳／ 碳復合材料。這種復合材料可以根據需要進行材料設計， 以滿足某一方向上對性能的最終要求。 控制纖維的方向、 某一方向的體積含量、 纖維間距和基體密度， 選擇不同類型的纖維、 基體和工藝參數， 可以得到具有需要的力學、 物理及熱性能的碳／ 碳復合材料。