在大型先輩飛機中，碳纖維復合材料被廣泛用作主承力結構材料。在近期研制成功的新型飛艇中，碳纖維復合材料也被用作結構材料。

　　20世紀70年代中期的石油危急是碳纖維應用于飛機制造的直接緣故原由。為緩解能源危急，當時的美國當局啟動了“飛機節(jié)能計劃。當代飛機機身采用鋼、鋁、欽等金屬和復合材料制成。為節(jié)約燃油和進步運營效益，減輕機身質(zhì)量一向是飛機設計制造技術中的核心挑釁之一。而碳纖維復合材料在飛機機身制造上的成熟應用為減輕飛機機身質(zhì)量提供了最有用的途徑。例如，以金屬材料為主制成的波音767飛機(碳纖維復合材料用量僅占3%)機身質(zhì)量為60t，而將碳纖維復合材料用量提拔到50%時，新型波音767飛機機身質(zhì)量降落到48t,僅此就極大地提拔了該型飛機的能源和環(huán)境效益。
 

　　正在研制的波音777X飛機和最新投產(chǎn)的波音787飛機，機身復合材料的用量都達到了50%'。波音777X飛機是波音公司以波音777飛機為基型、正在開發(fā)的一種大型雙引擎客機，計劃首架飛機于2020年交付并投人運營。波音777X飛機的主翼由碳纖維復合材料制成，其翼展長約71.6m(235.0英尺)，是目前客機中翼展最長的機型之一。翼展越長則升力越大，因此，波音777X的單座燃油消費和運營成本都特別很是有競爭力。此外，碳纖維復合材料機翼不僅強度高、柔性好，且末端可折疊，如許多數(shù)機場能知足其寬翼展的停機需求。波音787飛機的主翼和機身等主承力結構都采用日本東麗公司的TORAYCA碳纖維預浸料制造。2005年11月，東麗公司與美國波音公司簽署了一項為期10年的協(xié)議，為波音787夢想號飛機提供碳纖維預浸料。2015年11月9日，東麗公司公布與美國波音公司達成綜合協(xié)議，將為波音公司生產(chǎn)的787和777X兩型飛機提供價值約110億美元的碳纖維預浸料。波音公司計劃進步787飛機的年產(chǎn)量，從2015年的10架進步到2016年的12架、2020年的14架;同時，大型模塊的比率也將進步，這將極大地促進對碳纖維復合材料的需求。為保證波音787飛機月產(chǎn)量達12架后的材料供給，位于美國華盛頓州塔科馬市的東麗復合材料(美國)公司已經(jīng)于2016年1月完成擴產(chǎn);同時，日本東麗公司決定投資約4.7億美元，在其收購的斯帕坦堡縣廠區(qū)內(nèi)建設包含原絲、碳纖維和預浸料在內(nèi)的一體化生產(chǎn)線，設計年產(chǎn)量為2000t。這是東麗公司首次在美國建設一體化的碳纖維生產(chǎn)線，以用于研發(fā)波音777X飛機和知足月產(chǎn)14架波音787飛機的需求。
 

　　2016年8月17日，英國最新研制的“空中之戀10號”大型飛艇完成了其童貞航。這架飛艇是一種輕于空氣的航天器，被設計用于實行偵察、監(jiān)視、通訊、貨物與救援物資的運輸，以及乘客交通等。該飛艇采用日本可樂麗公司生產(chǎn)的聚芳醋織物做蒙皮，蒙皮內(nèi)充滿了帶壓氦氣;其外形結構材料采用碳纖維復合材料，最大化地減輕了飛艇自身質(zhì)量。在無人值守的情況下，該飛艇在空中一次最長可漂浮5d。