聚丙烯腈基碳纤维兼具高性能和低比重,是轻质高强、轻质高模等高端装备轻量化的首选材料,是高性能纤维的典型代表,受到世界各国政府、国防与工业领域、科技与产业界的高度关注。从聚丙烯腈碳纤维材料的结构性能特征出发,介绍了聚丙烯腈基碳纤维制备的工艺流程、结构与性能的相关性;从高强碳纤维被发明、高强中模碳纤维因需求牵引而研发成功、更高性能碳纤维的不断创新发明,直至进入新世纪后对高性能低成本化的重视,阐述了国际聚丙烯腈基碳纤维技术发展的4个关键阶段;分析了国产碳纤维通过自主创新,建立以二甲基亚砜为主、包含其他工艺技术的发展历程。从高强和高强中模碳纤维、高模和高模高强碳纤维、低成本大丝束碳纤维的国产化有序发展,展示了碳纤维国产化技术水平不断提高、碳纤维制备与应用不断融合的现状。最后结合国际技术发展动态和中国碳纤维技术积累基础,提出了开展颠覆性技术研究的建议,认为新型聚丙烯腈成纤技术、原材料创新和碳纤维制备过程新型热源技术等值得高度关注。