按照承載部位不同可分為：主承力結構、次承力結構、非承力結構等。按照功能可分為：結構、阻尼、聲學（包括吸聲、隔聲、透聲）、隱身（包括吸波、透波、反射、頻選）、防護等五大系列材料。
性能的優越性主要體現在：輕質高強，能有效提高船體的儲備浮力；結構功能一體化，在滿足結構承載的情況下性能可設計，通常具有聲學、雷達、減振、防護、低磁等其他性能，一般的材料成型過程同樣是結構成型過程；耐腐蝕，可滿足高鹽、高濕、紫外等苛刻海洋環境要求；耐老化，可滿足船舶的長壽命要求。
目前碳纖維復合材料已經廣泛應用于航空航天、體育休閑、汽車工業、環境能源、土木工程等領域，其應用范圍幾乎是無處不在，其中，在小船、游艇、大型艦艇以及其他船舶領域，碳纖維的應用正在取得進展。碳纖維是用于船舶領域的理想材料，因為它可以減少船體振動，保持船舶之間良好的無線通信環境等。
此外，使用碳纖維的最重要原因是這種材料可以通過減輕重量，提高船舶的速度和燃油經濟性。例如，通過采用碳纖維增強復合材料（CFRP）完全替代玻璃纖維復合材料（GFRP），可使船體的重量減少至原來30％。
碳纖維及其復合材料在游艇中的應用，通過在上層結構與甲板裝置中使用CFRP，可進一步減輕重量、提高船舶的穩定性；碳纖維傳動軸也可以實現減輕重量、減少震動；碳纖維在螺旋槳葉片中也有潛在的廣泛應用。早在上世紀40年代，美國海軍就運用復合材料來建造小型艦艇，從此掀開了船舶建造新的篇章，其在上世紀50年代中期就規定16m以下的船艇須用復合材料制造。隨著材料科學的發展、施工方法和應用形式的改進，1994年美國利用復合材料建成長達68.3米的“復仇者”級掃雷艇。1996年建造的深潛探海艇，其外殼采用的就是石墨纖維增強的復合材料，艇的下潛深度可達6096m。2006年制造的代號M80的“短劍”（Stiletto）是最新型高速隱形試驗快艇，是碳纖維一次成型的最大船體，由于工藝無焊接、無鉚接，大幅度實現了船只的整體輕量化，在艇長24.4m，寬12.2m的情況下，吃水僅0.9m，排水為67t，使快艇能夠輕易獲得較高航速。美國洛杉磯級核潛艇也采用新型的復合材料制造聲納導流罩，其長7.6m，最大直徑8.1m，且性能優良。美國海軍還將軍事裝備艦船向傳統的氣墊船發展。常規氣墊船采用類似飛機上的鋁質硬式殼體為基礎材料，而美國全地形海陸兩棲氣墊船公司（ATLAS氣墊船）開發出一種名為AH-100-P的全復合材料的氣墊船，設計可容納150名乘員。
因復合材料重量輕，美國海軍計劃在動力艙中采用玻璃增強酚醛復合材料，包括船用柴油機的氣缸、缸蓋、油底殼、凸輪罩、支承滾軸、調速鏈輪以及水泵、油泵、滑車等。
水面艦艇的一些機械元件也可采用復合材料制造，在減輕船體重量的趨勢中，推進系統的動力傳輸部件的減重也提到了議事日程。典型的是在2或4臺高速柴油機通過減速齒輪箱驅動噴水推進器的高速船上，無論柴油機與齒輪箱之間，還是齒輪箱和噴水推進裝置之間的距離都縮短了。尤其是在雙體船狹小的空間里要求錯落布置4臺柴油機，前部柴油機中發出的功率必須通過后部的柴油機傳輸出去。因此，這就要求配備重量最輕、部件最少的傳動裝置。而采用由碳纖維管材料的驅動軸，能夠輕而易舉地達到減輕傳動部件重量的目的。CFRP驅動軸的主要優點包括：明顯地減輕了驅動軸的重量；臨界速度高，長軸系上通常不需要布置軸承，減少了軸承的數量，降低了成本，減輕了軸系，減少了部件，節省了軸承支撐件的成本以及減輕了重量；耐腐蝕、低磁信號、電信號、抗磨損，可降低結構和空氣中的噪聲達520dB。
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