按照维度划分，碳基材料可分为零维、一维、二维和三维材料。其中，零维材料有碳量子点、富勒烯等；一维材料有碳纤维、碳纳米管、碳纳米线等；二维材料有石墨烯等；三维材料也称体材料，包含各类立体的本征或复合体系。
碳基材料由于其丰富的结构形貌，优良的力学、电学、热力学等性能备受关注，广泛应用于航空、航天、核能、风电、光伏、电子、冶金、化工、机械和交通等领域，“也是新一代战机、运载火箭、超高声速飞行器、核反应堆等重点领域不可缺少的关键材料”。
