在航空領域，軍用飛機和民用飛機是碳纖維的傳統應用領域，其中軍用領域對飛機的性能要求更高，碳纖維在軍用飛機中的應用占比呈現逐年遞增的趨勢。以美國為例，1969 年，美國 F14A 戰機碳纖維復合材料用量僅有 1%，到美國F-22和 F35為代表的第四代戰斗機上碳纖維復合材料用量達到 24%和 36%，而在美國 B-2 隱身戰略轟炸機上，碳纖維復合材料占比更是超過了 50%，碳纖維復合材料的用量與日俱增。我國的軍用飛機已在多個部件使用碳纖維復合材料，如在殲-11B的機翼外翼段、水平尾翼和垂尾，直 10和直 19武裝直升機的機身框架結構、直升機旋翼、機翼蒙皮和直升機尾翼部件，J-20 戰機碳纖維增強樹脂基復合材料的用量也接近 20%。隨著碳纖維復合材料在國防航空航天領域應用比例的提升、裝備列裝數量增加以及裝備換代更新的需要，未來我國國防事業對碳纖維的需求還將進一步增加。在運載火箭和戰略導彈方面，碳纖維也先后成功用于“飛馬座”、“德爾塔”運載火箭、“侏儒”導彈等型號，美國的戰略導彈 MX洲際導彈，俄羅斯戰略導彈“白楊”M導彈均采用先進復合材料發射筒。