Gustina: Gustoća karbonskih vlakana kreće se od 1,5 do 2,0 g/cm³, što zavisi prvenstveno od temperature karbonizacije, pored strukture prekursorskog vlakna. Generalno, nakon tretmana grafitizacije na visokoj{3}temperaturi (3000 stepeni), njegova gustina može dostići 2,0 g/cm³.
Koeficijent toplinske ekspanzije: Koeficijent toplinskog širenja karbonskih vlakana razlikuje se od ostalih vlakana, pokazujući anizotropiju. Negativno je paralelno sa smjerom vlakna (-0,90 x 10⁻⁶ do -0,72 x 10⁻⁶ K⁻¹), a pozitivno okomito na smjer vlakna (22 x 10⁻⁶ do 32 x 10⁻⁶ K⁻¹).
Specifični toplotni kapacitet: Specifični toplotni kapacitet karbonskih vlakana je generalno 7,12 x 10⁻¹ kJ/(kg·K). Toplotna provodljivost opada sa porastom temperature.
Specifična otpornost: Specifična otpornost karbonskih vlakana zavisi od vrste vlakna. Na 25 stepeni, karbonska vlakna visokog-modula imaju otpornost od 775 mΩ/cm, dok karbonska vlakna visoke -kape imaju otpornost od 1500 mΩ/cm. Ugljična vlakna imaju pozitivnu elektromotornu silu (EMF), dok aluminijska legura ima negativnu elektromotornu silu. Stoga može doći do kemijske korozije kada se kompoziti od karbonskih vlakana koriste u kombinaciji s aluminijskim legurama.
