工業上制造碳纖維是用含碳的有機纖維作原料，先進行氧化，然后把氧化纖維在隔絕空氣的情況下，經過高溫處理，將氮、氫、氧等非碳原子變成氰化氫、氨、水、甲烷、氫、氮等氣態組分，并把焦油等產物排除掉，所剩下的骨架構成了碳纖維，這是既經濟、又易于工業化生產的方法。
　　制造碳纖維的主要原料可分為兩大類：一類是人造纖維，如粘膠絲、人造棉、木質素纖維等均是自然界存在的植物纖維，經過處理后紡成的；另一類是合成纖維，是從石油等自然資源里面提純出來的原料，經處理后紡成絲，如腈綸纖維、維尼龍纖維等。此外，用石油工業的副產品石油瀝青，煤焦油瀝青制成的纖維也屬這一類。
　　碳纖維的生產主要有：預氧化處理、炭化處理和石墨處理三個階段。
　　（一）預氧化處理階段
　　將有機纖維放在氧化或氧化氣體中，在200-300℃的溫度下加熱，這個過程叫氧化處理過程，氧化是纖維碳化的預備階段，是保證纖維碳化的高溫加熱過程中能穩定，不被溶化的關鍵工藝。
  　　（二）炭化處理
　　經過氧化的纖維，隔絕空氣放在真空中或氮氣、惰性氣體等保護氣體中繼續加熱，使纖維中的氫、氮及其它元素不斷逸出，直到約1000℃左右，就剩下了主要是由碳元素組成的炭纖維。因原料和處理工藝的不同，炭纖維的合碳量在75%-95%之間，這一過程叫炭化處理。炭化階段主要是化學變化階段。炭化時保護氣氛的純度，及時排除裂變產物，掌握升溫速度的快慢等，對制得炭纖維的強度都有很大影響。
　　（三）石墨化處理
　　經過炭化后得到的炭纖維，在惰性氣體中再繼續加熱到2000℃以上，于是，就使其含碳量不斷增加，雜質不斷排除，結構內六邊環形網層間距離不斷縮?。痪W層面積不斷擴大；彈性模量逐漸增高；纖維的密度也不斷增加。后就得到了具有金屬光質的高彈性模量，高強度的碳纖維。這個處理叫石墨化。石墨化程度主要取決于所達到的溫度，溫度愈高，石墨化程度愈完全，經過3000℃石墨化處理的石墨纖維，含碳量幾乎達到100%。在此過程中，要對纖維施加張力，其作用是限制纖維收縮，并使分子定向排列，從而使碳纖維獲得高強度和高彈性模量。根據石墨化的溫度不同，在2000℃下制得的纖維稱碳纖維，在3000℃下制得的纖維稱石墨纖維。
　　用有機纖維作原料制造碳纖維的工藝流程如圖所示：