Obdelava s plazmo je metoda modifikacije, ki je pritegnila veliko pozornosti raziskovalcev. Plazma je ionizirana zmes, ki vsebuje ione, elektrone, proste radikale ter vzbujene molekule in atome, ki medsebojno deluje s površino vlaken, da proizvede visoko reaktivne snovi. Odvisno od lastnosti uporabljenega plina lahko nastanejo prosti radikali, ioni in metastabilne snovi, ki sprožijo ablacijo, navzkrižno{2}}povezovanje ali oksidacijske reakcije. Tipični plini, ki se uporabljajo za ustvarjanje plazme, vključujejo zrak, O2, NH3, N2 in Ar.
Med postopkom plazemske obdelave plazma jedka in spremeni površinsko morfologijo vlakna ter tako poveča njegovo hrapavost. Oksidacija ustvarja aktivne funkcionalne skupine,-ki vsebujejo kisik, kar poveča aktivnost površine vlaken. To poveča fizično interkalacijo in kemično vez med vlaknom in polimerom, s čimer se okrepi oprijem na površini. Uporaba blage plazme za obdelavo materialov ima dve glavni prednosti: prvič, uporablja se lahko v kateri koli atmosferi, kot so inertna, redukcijska ali oksidacijska atmosfera; drugič, reakcija poteka le na površini materiala in ne spremeni bistveno splošnih lastnosti. Ta metoda obdelave je enostavna za uporabo, zelo učinkovita, povzroča minimalne poškodbe vlakna in ne zahteva naknadne obdelave. Vendar je časovno-občutljiv; karbonska vlakna, obdelana v plazmi, je treba čim prej sestaviti s polimerno matriko.
