이 책에서는 마법 같은 특성을 가지는 탄소 재료의 기초에서 광범위한 구조와 다양한 물성을 소재 공학적 관점에서 분석하고, 이해하고, 체계화하도록 하였다. 특히 고기능성 탄소 재료의 응용 기술개발을 위한 기초와 안목을 쌓을 수 있도록 하는 것이 이 책의 목적이다. 제1부에서는 탄소 재료의 역사적, 현대적 의의를 고찰하고, 탄소 재료의 구조로부터 탄소 재료의 특이한 전자기적, 기계적, 열역학적 기본 물성을 개관하고 탄소 재료를 구분 및 정의했다. 제2부에서는 국내 핵심 산업인 반도체, 자동차, 철강, 전기/전자, 조선, 환경, 섬유 등 주력산업의 근간이 되는 핵심 소재인 탄소섬유, 인조흑연, 다이아몬드, 카본블랙, 활성탄소와 같은 전통적 탄소 재료들과 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 나노탄소 소재들의 거의 모든 것을 소개했다. 제3부에서는 미시에서 거시까지 탄소 재료의 구조개념과 대표적인 분석 방법을 소개하고, 나아가 탄소 재료의 특성과 구조와의 상관관계를 설명했다.