碳基材料種類繁多，可以從不同的角度進行分類。主要包括以下幾種：
按照維度分類。可分爲零維、一維、二維和三維材料。其中，零維材料如碳量子點、富勒烯；一維材料如碳纖維、碳納米管、碳納米線；二維材料如石墨烯；三維材料（體材料）如各類立體的本徵或複合體系。
按照形態分類。可分爲非晶碳材料、晶體碳材料和纖維狀碳材料。非晶碳材料如沒有特定晶體結構的碳材料，主要用於電極材料、催化劑等領域；晶體碳材料如具有特定晶體結構的碳，用於航空航天、電子等領域；纖維狀碳材料如碳纖維和炭化纖維，用於航空航天、機械加工等領域。
此外，還包括特種石墨、納米碳、多孔炭和儲能炭材料等。具體還有金剛石、石墨烯、碳納米管、碳複合材料等。