Ugljična vlakna nastala su kao izvor svjetlosti za žarulje sa žarnom niti. Sir Joseph Wilson Swan (1828-1914), britanski kemičar i fizičar, izumio je žarulju sa žarnom niti koristeći platinastu žicu kao izvor svjetlosti. Kako bi riješio problem otpornosti platinaste žice na toplinu, Swan je umjesto toga upotrijebio karbonizirane papirnate trake. Budući da su karbonizirane papirnate trake lako zapaljive na zraku, Swan je u biti riješio ovaj problem stvaranjem vakuuma u žarulji. Godine 1860. Swan je izumio poluvakuumsku svjetiljku koristeći karbonizirane papirnate trake kao izvor svjetlosti, prototip žarulje sa žarnom niti. Međutim, vakuumska tehnologija u to vrijeme nije bila zrela, pa je vijek trajanja lampe bio kratak. Do kasnih 1870-ih, vakuumska tehnologija je sazrela, a Swan je izumio praktičniju žarulju sa žarnom niti, dobivši patent 1878.
Pojava umjetnih-vlakana i kemijskih vlakana otvorila je eru "reinvencije" za tehnologiju karbonskih vlakana. Pojava umjetnih-vlakana kao što su viskoza (1905.) i acetat (1914.) početkom 20. stoljeća, a posebno komercijalizacija kemijskih vlakana kao što su polivinil klorid (PVC) (1931.), poliamid (1936.) i poliakrilonitril (PAN) (1950.) sredinom-20. stoljeća, pružio je temelj za temeljna znanstvena istraživanja u tehnologiji ugljičnih vlakana visokih performansi u Sjedinjenim Državama.
Kina se fokusirala i istraživala karbonska vlakna relativno rano. Početkom 1960-ih Changchun Institute of Applied Chemistry već je započeo istraživanje karbonskih vlakana na bazi PAN-a. Tijekom tog razdoblja, Akio Shindo iz Japana izumio je metodu za proizvodnju karbonskih vlakana koristeći poliakrilonitril (PAN) vlakna kao sirovinu i dobio patent. Godine 1963. tvrtke Nippon Carbon Co., Ltd. i Tokai Electrode Co., Ltd. iskoristile su Shindov patent za razvoj karbonskih vlakana na bazi poliakrilonitrila-.
