1879年愛迪生曾用纖維素纖維，如竹、亞麻或棉紗為原料，首先制得碳纖維并獲得專利，但當時制得的纖維力學性能很低，工藝也不能工業(yè)化，未能獲得發(fā)展。

20世紀50年代初，由于火箭、航天及航空等尖端技術的發(fā)展，迫切需要比強度、比模量高和耐高溫的新型材料，另外，采用前驅纖維為原料經熱處理的工藝可制得碳纖維連續(xù)長絲，這一工藝奠定了碳纖維工業(yè)化的基礎。40多年來，碳纖維經歷的重大技術進展如下：

20世紀50年代初，美國Wright-Patterson空軍基地以黏膠纖維為原料，試制碳纖維成功，產品作火箭噴管和鼻錐的燒蝕材料，效果很好。1956年美國聯(lián)合碳化物公司試制高模量黏膠基碳纖維成功，商品名“Thornel—25”投放市場，同時開發(fā)了應力石墨化的技術，提高碳纖維的強度與模量。

20世紀60年代初，日本進藤昭男發(fā)明了以聚丙烯腈（PAN）纖維為原料制取碳纖維的方法，并取得了專利。1963年日本碳公司及東海電極公司用進藤的專利開發(fā)聚丙烯腈基碳纖維。1965年日本碳公司工業(yè)化生產普通型聚丙烯腈基碳纖維成功。1964年英國皇家航空研究中心（RAE）通過在預氧化時加張力試制出高性能聚丙烯腈基碳纖維。由Courtaulds公司，Hercules公司和Rolls—Royce公司采用RAE的技術進行工業(yè)化生產。

1965年日本大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯瀝青基碳纖維，并發(fā)表了先驅性的瀝青基碳纖維的研究報告。

1969年日本碳公司開發(fā)高性能聚丙烯腈基碳纖維獲得成功。1970年日本東麗（Toray Textile Inc.）公司依靠先進的聚丙烯腈原絲技術，并與美國聯(lián)合碳化物公司交換碳化技術，開發(fā)高性能聚丙烯腈基碳纖維。1971年東麗公司將高性能聚丙烯腈基碳纖維產品（Torayca）投放市場。隨后產品的性能、品種、產量不斷發(fā)展，至今仍處于世界領先地位。此后，日本東邦、旭化成、三菱人造絲及住友公司等相繼投入聚丙烯腈基碳纖維的生產行列。（見聚丙烯腈基碳纖維）

1970年日本吳羽化學工業(yè)公司采用大谷杉郎的專利，首先建成年產120t普通型（GPCF）瀝青基碳纖維的生產廠，1978年產量增到240t。該產品被用作水泥增強材料后，發(fā)現(xiàn)效果很好，1984年產量增至400t，1986年再次增加到900t。1976年美國聯(lián)合碳化物公司生產高性能中間相瀝青基碳纖維（HPCF）成功，年產量為113t，1982年增至230t，1985年增至311t。

1982年起，日本東麗、東邦、日本碳公司、美國Hercules、Celanese公司、英國Courtaulds公司等，先后生產出高強、超高強、高模量、超高模量、高強中模以及高強高模等類型高性能產品，碳纖維拉伸強度從3.5GPa提高到5.5GPa，小規(guī)模產品達7.0GPa。模量從230GPa提高到600GPa，這是碳纖維工藝技術的重大突破，使應用開發(fā)進入一個新的高水平階段。

1981年起瀝青科學取得重大進展，開發(fā)出幾種調制中間相瀝青的新工藝，如日本九州工業(yè)試驗所的預中間相法，美國EXXON公司的新中間相法，日本群馬大學開發(fā)的潛在中間相法，促進了高性能瀝青基碳纖維的開發(fā)。隨后日本三菱化成化學公司、大阪煤氣公司、新日鐵公司陸續(xù)建成一批不同規(guī)格的高性能碳纖維生產廠。其特點是模量增高的同時也增高強度。20世紀80年代是瀝青基碳纖維的興旺發(fā)展時期。

黏膠基碳纖維自20世紀60年代中期以后沒有發(fā)展，僅生產少量產品供軍工及特種部門使用。