碳纖增強尼龍兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，是一種的力學性能優異的新材料。碳纖尼龍拉伸強度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結構有關外，主要決定于炭化處理的溫度。     一般經過高溫3000℃石墨化處理，密度可達2.0克每立方厘。再加上碳纖尼龍的重量很輕，碳纖尼龍的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強度是鐵的20倍。碳纖尼龍的熱膨脹系數與其碳纖尼龍纖維不同，碳纖尼龍有各向異性的特點。碳纖尼龍的比熱容一般為7.12。熱導率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負值（0.72到0.90），而垂直于纖維方向是正值（32到22）。
     碳纖尼龍的比電阻與纖維的類型有關，在25℃時，高模量為775，高強度碳纖尼龍為每厘米1500。這使得碳纖尼龍在所有高性能碳纖尼龍具有最高的比強度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖尼龍在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數小等特點，可以稱為新材料之王。
     碳纖尼龍除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現出很高的強度，碳纖尼龍增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。碳纖尼龍樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼；因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000兆帕以上，而A3鋼的比強度僅為59兆帕左右，碳纖尼龍比模量也比鋼高。     與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量（指表征在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量）是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖尼龍環氧樹脂層壓板的試驗表明，隨著孔隙率的增加，強度和模量均下降。孔隙率對層間剪切強度、彎曲強度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。