Serat karbon adalah bahan karbon berserat. Ini adalah jenis material baru dengan kekuatan lebih besar dari baja, kepadatan lebih kecil dari aluminium, ketahanan korosi lebih kuat dari baja tahan karat, ketahanan suhu lebih tinggi dari baja tahan panas, dan konduktif seperti tembaga, dengan banyak sifat listrik, termal dan mekanik yang berharga. Serat karbon terutama dibuat menjadi plastik yang diperkuat serat karbon, yang merupakan bahan komposit untuk aplikasi. Setiap serat karbon terdiri dari ribuan serat karbon yang lebih kecil, dengan diameter sekitar 5 μm ~ 8 μm. Pada tingkat atom, serat karbon sangat mirip dengan grafit, terdiri dari lapisan atom karbon yang tersusun dalam bentuk heksagonal. Perbedaan antara serat karbon dan grafit terletak pada sambungan antar lapisannya. Grafit merupakan struktur kristal, sambungan antar lapisannya longgar, sedangkan serat karbon bukanlah struktur kristal, sambungan antar lapisan tidak beraturan, sehingga dapat mencegah selip dan meningkatkan kekuatan materi.
Umumnya kepadatan serat karbon adalah 1750kg/m3, konduktivitas termalnya tinggi tetapi kapasitas transmisi dayanya rendah, dan kapasitas panas spesifik serat karbon juga lebih rendah dibandingkan tembaga. Saat dipanaskan, serat karbon menjadi lebih tebal dan pendek. Meskipun warna alami serat karbon adalah hitam, para ilmuwan dapat mewarnainya dengan berbagai warna.