Baserat på prekursormaterialet kan kolfibrer klassificeras i tre kategorier: polyakrylnitril-baserad (PAN-baserad), pitch-baserad och rayon-baserad. Bland dessa har PAN-baserad kolfiber en relativt enkel produktionsprocess och överlägsna prestandaegenskaper. Sedan starten på 1960-talet har den gradvis växt fram som den dominerande sektorn inom kolfiberindustrin och står för över 90 % av den totala globala produktionen; följaktligen hänvisar termen "kolfiber" i allmänhet till PAN-baserad kolfiber i nuvarande användning. Pitch-baserad kolfiber involverar komplexa råmaterialberedning och uppvisar lägre prestandaegenskaper; för närvarande är dess produktionsskala fortfarande relativt liten. Rayon-baserad kolfiber kännetecknas av låga karboniseringsutbyten, betydande tekniska utmaningar, komplexa utrustningskrav och höga produktionskostnader; dess produktion är begränsad och den används främst i ablativt-beständigt och värmeisoleringsmaterial.
Kolfiberprekursorer kan också klassificeras efter trådstorlek (dvs antalet individuella filament som finns i ett enda knippe). Detta betecknas vanligtvis med ett "K-nummer" (representerar tusentals filament)-som 1K, 3K, 12K, 24K, 48K och så vidare. Ju fler filament, desto större dragstorlek. Baserat på intervallet av K-nummer klassificeras trådar som sträcker sig från 1K till 24K i allmänhet som "små-tow"-fibrer, medan de på 48K och högre betecknas som "stora-tow"-fibrer. Stora-dragfibrer är i första hand inriktade på stor-kostnadseffektiva tillverkningsapplikationer-.
