复合材料根据其组成可分为金属与金属复合材料；金属与非金属复合材料；非金属与非金属复合材料三种。根据结构特点又可分为纤维复合材料、层叠复合材料、细粒复合材料和骨架复合材料。
纤维复合材料通常是置纤维状材料于基体内组成，如纤维增强塑料、纤维增强金属等；层叠复合材料是由两种或两种以上不同材料叠合而成，如用两种具有不同膨胀系数的金属，复合而成的能指示温度变化的热工仪表材料等；细粒复合材料是将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷；骨架复合材料是在连续多孔的结构材料中填充其他材料，或由面板和芯子组成的夹层结构材料等。其他如定向共晶复合材料，是在特定的熔炼或液体金属凝固条件下，基体内部生成定向的纤维状结构而得，故亦称自增强纤维复合材料。
