Berdasarkan bahan prekursornya, serat karbon dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori: berbahan dasar poliakrilonitril (berbasis PAN-), berbahan dasar pitch-, dan berbahan dasar rayon-. Di antaranya, serat karbon berbasis PAN-memiliki proses produksi yang relatif sederhana dan karakteristik kinerja yang unggul. Sejak dimulainya pada tahun 1960an, sektor ini secara bertahap muncul sebagai sektor dominan dalam industri serat karbon, menyumbang lebih dari 90% total produksi global; akibatnya, istilah "serat karbon" umumnya mengacu pada serat karbon berbasis PAN-yang digunakan saat ini. Serat karbon berbasis pitch melibatkan persiapan bahan baku yang rumit dan menunjukkan karakteristik kinerja yang lebih rendah; saat ini skala produksinya masih relatif kecil. Serat karbon berbasis rayon-dicirikan oleh hasil karbonisasi yang rendah, tantangan teknis yang signifikan, persyaratan peralatan yang rumit, dan biaya produksi yang tinggi; keluarannya terbatas, dan terutama digunakan pada material yang tahan ablatif dan insulasi termal.
Prekursor serat karbon juga dapat diklasifikasikan menurut ukuran dereknya (yaitu, jumlah filamen individu yang terkandung dalam satu bundel). Biasanya dinotasikan dengan "K-angka" (mewakili ribuan filamen)-seperti 1K, 3K, 12K, 24K, 48K, dan seterusnya. Semakin banyak jumlah filamen, semakin besar ukuran dereknya. Berdasarkan kisaran angka K-, derek yang berkisar antara 1K hingga 24K umumnya diklasifikasikan sebagai serat "derek{15}}kecil", sedangkan yang berada pada 48K ke atas ditetapkan sebagai serat "derek{17}}besar". Serat derek berukuran besar terutama ditujukan untuk aplikasi manufaktur berskala besar dan hemat biaya.
