Koolstofvezelmaterialen hebben goede thermische isolatie-eigenschappen. Omdat koolstofvezel de kenmerken heeft van een lage warmtecapaciteit, lage thermische geleidbaarheid en hoge soortelijke warmte, kan koolstofvezel andere componenten effectief isoleren en beschermen in omgevingen met hoge temperaturen.
Bovendien worden de thermische isolatieprestaties van koolstofvezelmaterialen ook beïnvloed door de dichtheid, dikte, structuur en andere factoren. Over het algemeen geldt dat hoe lager de dichtheid van het koolstofvezelmateriaal, hoe beter de thermische isolatieprestaties; hoe groter de dikte van het koolstofvezelmateriaal, hoe beter de thermische isolatieprestaties.
In toepassingen worden koolstofvezelmaterialen veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, auto's, schepen en andere gebieden als thermische isolatiematerialen of isolatielagen. Koolstofvezelcomposieten kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt als thermische isolatiematerialen voor ruimtevaartvoertuigen, en met koolstofvezel versterkte keramische composieten kunnen worden gebruikt voor thermische isolatie bij hoge temperaturen.
