工业上制造碳纤维是用含碳的有机纤维作原料，先进行氧化，然后把氧化纤维在隔绝空气的情况下，经过高温处理，将氮、氢、氧等非碳原子变成氰化氢、氨、水、甲烷、氢、氮等气态组分，并把焦油等产物排除掉，所剩下的骨架构成了碳纤维，这是既经济、又易于工业化生产的方法。
　　制造碳纤维的主要原料可分为两大类：一类是人造纤维，如粘胶丝、人造棉、木质素纤维等均是自然界存在的植物纤维，经过处理后纺成的；另一类是合成纤维，是从石油等自然资源里面提纯出来的原料，经处理后纺成丝，如腈纶纤维、维尼龙纤维等。此外，用石油工业的副产品石油沥青，煤焦油沥青制成的纤维也属这一类。
　　碳纤维的生产主要有：预氧化处理、炭化处理和石墨处理三个阶段。
　　（一）预氧化处理阶段
　　将有机纤维放在氧化或氧化气体中，在200-300℃的温度下加热，这个过程叫氧化处理过程，氧化是纤维碳化的预备阶段，是保证纤维碳化的高温加热过程中能稳定，不被溶化的关键工艺。
  　　（二）炭化处理
　　经过氧化的纤维，隔绝空气放在真空中或氮气、惰性气体等保护气体中继续加热，使纤维中的氢、氮及其它元素不断逸出，直到约1000℃左右，就剩下了主要是由碳元素组成的炭纤维。因原料和处理工艺的不同，炭纤维的合碳量在75%-95%之间，这一过程叫炭化处理。炭化阶段主要是化学变化阶段。炭化时保护气氛的纯度，及时排除裂变产物，掌握升温速度的快慢等，对制得炭纤维的强度都有很大影响。
　　（三）石墨化处理
　　经过炭化后得到的炭纤维，在惰性气体中再继续加热到2000℃以上，于是，就使其含碳量不断增加，杂质不断排除，结构内六边环形网层间距离不断缩小；网层面积不断扩大；弹性模量逐渐增高；纤维的密度也不断增加。后就得到了具有金属光质的高弹性模量，高强度的碳纤维。这个处理叫石墨化。石墨化程度主要取决于所达到的温度，温度愈高，石墨化程度愈完全，经过3000℃石墨化处理的石墨纤维，含碳量几乎达到100%。在此过程中，要对纤维施加张力，其作用是限制纤维收缩，并使分子定向排列，从而使碳纤维获得高强度和高弹性模量。根据石墨化的温度不同，在2000℃下制得的纤维称碳纤维，在3000℃下制得的纤维称石墨纤维。
　　用有机纤维作原料制造碳纤维的工艺流程如图所示：