複合材料是由兩個或多個不同的相（基體相和分散相）組成的材料，其本體性質與任何一種成分的材料都顯著不同。複合材料的結構在很大程度上決定了其性能，影響複合材料性能的結構因素如下：
分散相與基體界面的結合強度 ;分散相的形狀（顆粒、纖維、層壓板）；分散相的取向（隨機或取向）。
1 界面結合
基體相和分散相之間的良好粘結（粘附力）可將載荷轉移到材料上，並通過界面傳遞給分散相。因此，界面粘合對於實現複合材料的高機械性能是必需的。
基體相和分散相之間存在三種形式的結合：
沒有中間層的直接粘合。在這種情況下，可以通過共價鍵或範德華力來提供附著力（「潤溼」）。中間層為固、溶體形式的基質和分散相組成。第三粘結相（膠粘劑）形式的中間層（中間相）。
2 分散相的形狀與取向
2.1 顆粒複合材料
顆粒狀複合材料由以顆粒形式分散相增強的基質組成。分散顆粒對複合材料性能的影響取決於顆粒尺寸。
細小的顆粒（直徑小於0.25微米）精細分布在基體中，阻礙了位錯運動和材料變形，這種強化作用類似於沉澱硬化。與沉澱硬化相反，當沉澱顆粒溶解在基質中時，沉澱硬化在升高的溫度下消失，而顆粒複合材料（陶瓷顆粒）的分散相通常在高溫下是穩定的，因此保留了增強作用。許多顆粒複合材料主要用於高溫領域。
較大的分散相顆粒具有較低的強化作用，但是它們能夠分擔施加到材料上的載荷，從而使得剛度增加和延展性降低。分散在較軟基質中的硬顆粒可增加耐磨性。較硬的基體中的軟分散顆粒改善了切削性（鋼或銅基體中的鉛顆粒），並降低了摩擦係數（鋁基體中的錫或銅基體中的鉛）。
具有高電導率基體（銅，銀）和難熔分散相（鎢、鉬）的複合材料可在高溫電氣應用中使用。當這些材料的分散相由彼此平行放置的二維平板狀薄片（薄片）組成時，材料會表現出各向異性。在薄片平行於特定平面取向的情況下，材料在平行於平面的所有方向上顯示出相同的特性，而在垂直於平面的方向上顯示出不同的特性。
2.2 纖維複合材料
纖維形式的分散相（纖維複合材料）改善了材料的強度、剛度和斷裂韌性，阻止了在垂直於纖維方向上的裂紋擴展。當纖維沿特定方向（優選取向）排列並且沿相同方向施加應力時，強度增加的效果變得更加顯著。
長纖維（連續纖維）增強的複合材料比在短纖維（非連續纖維）增強的複合材料增強效果顯著。短纖維增強複合材料由不連續纖維形式的分散相增強的基質組成（長度<100 *直徑），分擔載荷的能力有限。
連續纖維增強複合材料承受的外部負載主要由分散相-纖維承擔。這種材料中的基體僅用作纖維的粘合劑，使纖維保持所需的形狀，並保護其免受機械或化學損害。
2.3 層壓複合材料
層壓複合材料由具有不同各向異性取向的層或由分散相增強的片狀基體組成。當纖維增強複合材料由具有不同纖維取向的幾層組成時，它稱為多層（角層）複合材料。
層壓複合材料在垂直於纖維或片材的優選取向的兩個方向上並且僅在一個方向上提供增強的機械強度，該材料的機械性能低。