Hiilikuitu on hiilisäie tai hiilisäikeistä valmistettu kudos, jossa säikeen läpimitta on yleensä noin 5–8 μm. Hiilikuitu on lähes täysin hiiliatomeja. Hiiliatomit ovat sitoutuneet toisiinsa mikroskooppisen pieniksi kiteiksi, jotka on ovat asettuneet säikeeksi vastakkaisesti säikeen pituussuuntaan nähden. Yksi kudos saattaa sisältää useita tuhansia säikeitä. Hiilikuitusäikeen rakenne on samankaltainen kuin hiilinanolevyn, mutta säikeen muodossa[1].
Arkikielessä hiilikuidulla tarkoitetaan yleensä hiilikuidulla lujitettuja muoveja eli komposiitteja, jossa epoksihartsimatriisi lujitetaan hiilikuiduista valmistetulla matolla. Materiaali on lujaa ja kevyttä, mutta myös suhteellisen kallista.