19世紀70年代末，真空技術已漸成熟，斯萬發明了更實用的白熾燈，并于1878年獲得了專利權。1879年，愛迪生（Thomas Alva Edison，1847-1931）發明了以碳纖維為發光體的白熾燈。他將富含天然線性聚合物的椴樹內皮、黃麻、馬尼拉麻和大麻等定型成所需要的尺寸和形狀，并對其進行高溫烘烤；受熱時，這些由連續葡萄糖單元構成的纖維素纖維被碳。

由于原料源于天然纖維，早期的碳纖維幾乎沒有結構強力，使用中很容易碎裂、折斷，即便只是作為白熾燈的發光體，其耐用性也很不理想。1910年左右，鎢絲替代了早期的碳纖維燈絲。盡管如此，很多美國專利證實，愛迪生發明碳纖維后的30多年里，改進碳纖維性能的研究從未停止過。然而，這些努力都未能把碳纖維性能提高到令人滿意的程度。此間，碳纖維研究停滯不前，處于休眠期。

美國歷史上的化學里程碑（National Historic ChemicalLandmark），是美國化學會（American Chemical Society?ACS?）開展的一項發掘整理美有歷史影響的化學家和化學事件的活動。各區域分支機構申報本地區曾出現的人物和發生過的事件，美國化學會組織專家考核和認定。

1959年，帕爾馬技術中心的科學家們就發明了高性能人造絲基碳纖維的制備技術。加利·福特（Curry E. Ford）和查爾斯·米切爾（Charles V. Mitchell）發明了3000°C高溫下熱處理人造絲制造碳纖維的工藝技術，生產出了當時強度最高的商業化碳纖維板材美國空軍材料實驗室（U.S. Air Force Materials Laboratory）很快就采用這種人造絲基碳纖維作為酚醛樹脂的增強體，研制了用于航天器熱屏蔽層的復合材料。其作用是，返回大氣層時，導彈或火箭殼體與大氣劇烈摩擦，表面形成高溫，酚醛樹脂吸熱后緩慢分解，碳纖維使酚醛樹脂不被燒毀，保證彈箭完成大氣層中的行程。

1963年，碳纖維增強樹脂復合材料技術研究取得實質性突破，復合材料技術跨入“先進復合材料”時代。此前，樹脂基復合材料的增強體一直被玻璃纖維和硼纖維壟斷。相較玻璃纖維和硼纖維，碳纖維作為增強體，性價比更佳。


碳纖維棒應用十分的廣泛。休閑產品中，最早應用PAN碳纖維的是釣魚竿。現在世界上碳纖維釣魚竿的年生產量為1200萬根左右，相當于碳纖維用量約1200噸。碳纖維在高爾夫球桿的應用是于1972年開始的，現在世界上碳纖維高爾夫球桿的年生產量約4000萬根左右，相當于2000噸碳纖維的用量。網球拍的應用是從1974年開始的，目前世界上年生產碳纖維球拍約450萬個，需碳纖維用量約500噸。在其他方面，碳纖維還廣泛應用于滑雪板、雪船、滑雪桿、棒球棒、公路賽以及船舶類體育用品。

人們認識到了碳纖維輕量化、耐疲勞性和耐腐蝕性等性能，因而開始廣泛應用于航空航天行業。在宇航領域，由于高模量碳纖維的輕量性（剛性）、尺寸穩定性的導熱性，早已應用于人造衛星等方面，近年來已開始應用于銥星等通信衛星。

造型復合物主要是以短纖維的形式混入用于熱塑性樹脂中，由于具有補強、抗靜電、電磁波屏蔽效果，可廣泛應用于家用電器、辦公室機器、半導體及其相關領域。

在現代材料流行的世界里，擁有新型的碳纖維技術以生產出高質量的碳纖維板材，碳纖維棒,已經成為眾多企業發展的目標。同樣，這也是對未來碳纖維技術的展望。