從2000年代開始，碳纖維車架就開始迅速取代鋼、鋁合金、鈦合金等金屬材質車架，成為高階運動腳踏車車架及許多零部件的主要製造材料。如果是應用於賽場或高強度運動騎行，碳纖維具有極為出色的效能。但長途騎行的話，還是金屬材質的車架為好。

在腳踏車領域，碳纖維車架、車把等主要結構行零部件的優勢非常明顯——重量輕、強度大、剛性強、可塑性高，是用於製造高階運動腳踏車零部件的理想材料。

重量輕：

碳纖維材質具有非常輕的重量，一輛大量使用高階碳纖維材質的公路腳踏車，重量甚至可以控制在5公斤左右（當然，職業競賽的公路車要求不得低於6.8公斤）。

強度大：

正規大廠生產的碳纖維材質腳踏車零件並不像人們傳統印象中的那樣不堪一擊，而是具有非常大的強度——高質量的碳纖維車架，強度甚至高於鋁合金車架。所以，現在許多對強度要求極高的山地車速降車架、車把，也會使用碳纖維來製造。

剛性強：

車架的剛性直接關係到踩踏發力的時的力量傳輸效率。優質的碳纖維車架通常比金屬材質車架表現得更加硬朗，更適合運動騎行，特別是在爬坡和衝刺時，表現得非常明顯。

可塑性高：

碳纖維材質基本可以製成任何所需的形狀，且表面完全感覺不到接駁的痕跡，除了可以造出更酷造型的腳踏車，在空氣動力學方面，碳纖維材質的高可塑性也佔盡優勢。

碳纖維材料的一切優異效能，特別是強度，都表現在製造工藝上。一線知名品牌生產的碳纖維零件質量非常可靠，可以放心使用，而許多過於廉價的碳纖維零件，在強度上則不一定有可靠的保障。所以，如果想買碳纖維腳踏車，請一定選擇大品牌的產品。

碳纖維零件的表面有一層用於固化和保護碳纖維材料的環氧樹脂，如果長期在高溫室外暴曬，可能會造成環氧樹脂層開裂，從而使零件報廢。碳纖維腳踏車請一定要在室內進行儲存。當然，正常的室外騎行是完全沒有問題的。

碳纖維材料雖然具有極強的剛性，但對於長途旅行來說，價效比方面則不及金屬材質車架，在舒適性上，也稍遜一籌——長途騎行不需要追求極致的效能和速度，許多長途騎行愛好者們喜歡使用舒適性更強的鋼架。