Na základe prekurzorového materiálu možno uhlíkové vlákna rozdeliť do troch kategórií: na báze polyakrylonitrilu (-na báze PAN{1}}), na báze smoly-a -umelého hodvábu. Spomedzi nich sa uhlíkové vlákna na báze PAN- vyznačujú relatívne jednoduchým výrobným procesom a vynikajúcimi výkonnostnými charakteristikami. Od svojho vzniku v 60. rokoch sa postupne stal dominantným sektorom v rámci priemyslu uhlíkových vlákien, ktorý predstavuje viac ako 90 % celkovej svetovej produkcie; v dôsledku toho sa výraz „uhlíkové vlákno“ vo všeobecnosti vzťahuje na uhlíkové vlákno na báze PAN-v súčasnosti používané. Uhlíkové vlákno-na báze smoly zahŕňa zložitú prípravu suroviny a vykazuje nižšie výkonové charakteristiky; v súčasnosti je rozsah jeho výroby relatívne malý. Uhlíkové vlákno-na báze umelého hodvábu sa vyznačuje nízkymi výťažkami karbonizácie, významnými technickými problémami, zložitými požiadavkami na vybavenie a vysokými výrobnými nákladmi; jeho produkcia je obmedzená a primárne sa používa v ablatívnych{14}}odolných a tepelne izolačných materiáloch.
Prekurzory uhlíkových vlákien možno tiež klasifikovať podľa veľkosti kábla (tj počtu jednotlivých vlákien obsiahnutých v jednom zväzku). Toto sa zvyčajne označuje „K-číslom“ (predstavuje tisíce vlákien)-, ako napríklad 1K, 3K, 12K, 24K, 48K atď. Čím väčší je počet vlákien, tým väčšia je veľkosť kúdele. Na základe rozsahu K-čísel sú kúdele v rozsahu od 1 000 do 24 000 vo všeobecnosti klasifikované ako „malé“ vlákna, zatiaľ čo vlákna s hmotnosťou 48 000 a viac sú označované ako „veľké“ vlákna. Veľké-ťažné vlákna sú primárne zamerané na{20}}rozsiahle, nákladovo{21}}efektívne výrobné aplikácie.
