复合材料的使用历史可追溯至古代。像从古沿用至今的稻草增强粘土和使用了上百年的钢筋混凝土，都是两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业需求，玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）出现，“复合材料”这一名称也随之产生。50年代起，碳纤维、石墨纤维、硼纤维等高强度和高模量纤维陆续被研发出来。70年代又有了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，形成各具特色的复合材料。
复合材料是混合物，在众多领域发挥了重要作用，取代了不少传统材料。按组成可分为金属与金属、非金属与金属、非金属与非金属复合材料。
按结构特点分为：
- 纤维复合材料：将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成，如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
- 夹层复合材料：由不同性质的表面材料和芯材组合而成，面材强度高且薄，芯材质轻、强度低但有一定刚度和厚度，包括实心夹层和蜂窝夹层两种。
- 细粒复合材料：将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
- 混杂复合材料：由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成，与普通单增强相复合材料相比，冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，还有特殊的热膨胀性能，分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代，为满足航空航天等尖端技术对材料的需求，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×10⁶厘米（cm），比模量大于4×10⁸cm。这种复合材料被称为先进复合材料，以区别于第一代玻璃纤维增强树脂复合材料。按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料，使用温度分别达250 - 350℃、350 - 1200℃和1200℃以上。先进复合材料除作结构材料外，还可用作功能材料，如梯度复合材料、机敏复合材料、仿生复合材料、隐身复合材料等。
应用领域
- 航空航天领域：复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。
- 汽车工业领域：复合材料有特殊振动阻尼特性，可减振降噪、抗疲劳性能好、损伤后易修理且便于整体成形，可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。
- 化工、纺织和机械制造领域：碳纤维与树脂基体复合而成的材料耐蚀性良好，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。
- 医学领域：碳纤维复合材料力学性能优异且不吸收X射线，可用于制造医用X光机和矫形支架等，还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和建筑材料等。
