Cestou modernej industrializácie uhlíkových vlákien je proces karbonizácie prekurzorových vlákien. Zloženie a obsah uhlíka troch druhov surových vlákien sú uvedené v tabuľke.

Názov surového vlákna pre chemickú zložku uhlíkového vlákna obsah uhlíka / % výťažok uhlíkového vlákna / % viskózového vlákna (C6H10O5) n4521～35 polyakrylonitrilové vlákno (c3h3n) n6840～55 rozstup vlákna C, h9580～90

Proces použitia týchto troch druhov surových vlákien na výrobu uhlíkových vlákien zahŕňa: stabilizačné ošetrenie (vzduch pri 200-400℃alebo chemická úprava činidlom spomaľujúcim horenie), karbonizácia (dusík pri 400-1400℃) a grafitizácia (nad 1800℃v argónovej atmosfére). Na zlepšenie adhézie medzi uhlíkovými vláknami a kompozitnou matricou je potrebná povrchová úprava, glejenie, sušenie a ďalšie procesy.

Ďalším spôsobom výroby uhlíkových vlákien je rast pary. V prítomnosti katalyzátora je možné pripraviť nespojité krátke uhlíkové vlákna s maximálnou dĺžkou 50 cm reakciou metánu a vodíka pri 1000 °C.℃. Jeho štruktúra sa líši od uhlíkových vlákien na báze polyakrylonitrilu alebo smoly, ľahko sa grafitizuje, má dobré mechanické vlastnosti, vysoká vodivosť, ľahko sa tvorí interkalačná zlúčenina(Pozri rast plynnej fázy (uhlíkové vlákno).