חומר מרוכב מוגדר כשילוב מיקרוסקופי של שני חומרים נפרדים או יותר אשר ניתן להבחין ביניהם. עם זאת, מכיוון שבחומרים מרוכבים נעשה שימוש לפי התכונות המבניות שלהם, ניתן לצמצם את ההגדרה רק לחומרים המכילים חומר מחזק כגון סיבים או חלקיקים הנתמך ע"י חומר מקשר (אשר מכונה גם "מטריצה").
המטריצה מחזיקה את הסיבים, מעבירה את העומס ביניהם ומגנה עליהם מפני הסביבה ומפני בלאי. כמו-כן, הנה נושאת בחלק מהעומסים שמופעלים על החומר המרוכב. הסיבים מספקים את החוזק והקשיחות.
חומר נקרא חומר מרוכב רק כאשר החומרים שמרכיבים אותו הם בעלות תכונות פיזיקאליות השונות באופן משמעותי אחת מהשנייה, ועל-כן תכונות החומר המרוכב שונות באופן מובהק מתכונות המרכיבים. חומרים מרוכבים הם בד"כ בעלי פאזה בלתי רציפה של סיבים או חלקיקים אשר הנה קשה וחזקה יותר מפאזת המטריצה הרציפה (במדע החומרים, "פאזה" היא חומר יציב מבחינה תרמודינמית, שכל תכונותיו אחידות: אותו מבנה מרחבי, אותה דרגת קושי, אותו קיבול חום וכו'...)
ברוב המקרים, חומרים מרוכבים מכילים סיבים או חלקיקים אחרים שהם בעלי רמת חוזק וקשיחות גבוהים. ישנם מספר סוגים של סיבים שנעשה בהם שימוש כאשר הנפוצים שבהם הם סיבי זכוכית וסיבי פחמן.
סיבי הזכוכית הם גמישים, קלי משקל, קלים לייצור, עמידים בפני קורוזיה ומחירם לא גבוה. נעשה בהם שימוש במגוון יישומים כגון פנלים במטוסים, מנועי טילים ועוד...
סיבי הפחמן הם חזקים וקלי משקל ונמצאים בשימוש נרחב מאוד בתעשיית החלל. עם זאת, הם יקרים יותר מסיבי הזכוכית, דבר שמגביל לעיתים את השימוש בהם.
