与热固性碳纤维复合材料不同，热塑性碳纤维复合材料在树脂基体、工艺流程和性能方面存在一定的差异。
　　
　　首先，热固性碳纤维复合材料大多采用环氧树脂等作为树脂基体，而热塑性碳纤维复合材料包括聚酰胺（PA）、聚醚醚酮（PEEK）、PPS、聚酰亚胺（PI）、聚醚酰亚胺（PAI）等，热塑性树脂不受储存期限制、不需低温贮存，具有良好的可循环性、可回收和重复利用。
　　
 
　　其次，热塑性树脂的成型过程主要是一个简单的熔融和凝胶的过程，即将材料加热到一定的熔点，然后凝固，待冷却后就可以基本成型，如果需要，只要再次加温就可以实现二次成型，这与热固性碳纤维复合材料制品的成型只能是一次性的不同。
　　
　　再者，热固性碳纤维复合材料在制作过程中发生的是化学反应，生产周期长达几个小时，而热塑性碳纤维复合材料的制作过程是一个相变过程，生产周期只需要几分钟到几十分钟。因为生产周期相对缩短很多，所以生产效率就会成倍提高，不仅可以实现批量生产，更有实现自动化连续生产的条件。
　　
　　不过，制作热塑性碳纤维复合材料制品对工艺要求更高，例如，一般至少需要400℃以上的加工温度，而普通的环氧碳纤维复合材料只需要200℃以上就可以实现。