由于碳纤维为束丝状纤维，一束碳纤维往往由数千根甚至上万根单丝组成，因此碳纤维的拉伸性能测试方法包括两种：复丝拉伸和单丝拉伸。本文主要介绍了碳纤维单丝拉伸方法。

碳纤维单丝拉伸强度的实验测试与通常的力学拉伸强度实验方法不同，因其脆性的物理特性使得很难通过采用试验机夹头进行夹持纤维单丝，此外通过直接夹持测试其拉伸强度亦会对碳纤维造成一定的伤害，这常使得实验的断裂模式常发生在夹持处，造成了实验结果的失效。

碳纤维单丝拉伸强度检测过程分为：分丝、固定片加固、检测三个步骤，第一步分丝过程比较麻烦，纤维直径仅仅几微米，因此很难分辨是一根还是两根，第二步将挑选后单丝在纸片上进行加固，一旦操作不慎就会导致纤维断裂，在最后测试过程中被测试样的一端夹持在电子式碳纤维强力仪的上夹持器上，试样另一端夹持在下夹持器上，采用恒定的拉伸速度拉伸试样，直至试样断裂。

以碳纤维单丝力学性能测试为例，对同一根碳纤维单丝的横截面和拉伸强度的组合测量可以将力-伸长率曲线直接转化为应力-伸长率曲线。这是通过将每根碳纤维的单个横截面的cN力归一化来完成的，以在拉伸测试过程中接收以GPa表示的应力。同样，这些应力-伸长率曲线的导数也可以直接以GPa为单位获得，从而可以立即测量。

碳纤维单丝拉伸性能测试往往需要进行20根单丝甚至更多，才能获得有效值，碳纤维由成千上万根单丝组成，因此单丝拉伸性能很难反映碳纤维拉伸性能真实值，但单丝拉伸性能测试后可以通过单丝强度分度区间对纤维离散性进行综合分析。