聚合物複合材料是一種由兩種或兩種以上的不同材料混合而成的新材料，通常包括至少一種聚合物作爲基體，並結合了各種增強材料和填充材料，從而具有高性能、輕質、高強度、耐腐蝕性、導熱性、絕緣性等優良特性。
聚合物複合材料中，常見的填充料包括片狀材料如單晶、須晶、黏土、滑石和雲母，以及纖維狀材料如纖維、玻璃纖維、石墨和硼，這些填充料可以根據需要提高材料的勁度（剛度）和拉伸強度。聚合物複合材料在許多領域獲得了廣泛應用，因爲它們結合了不同材料的特點，從而在力學性能、電學性能、熱學性能等方面表現出優異的性能。例如，碳纖維複合材料、玻璃纖維複合材料和芳綸纖維複合材料等都是常見的聚合物複合材料。
雖然聚合物是構成複合材料的基礎之一，但並不是所有的聚合物都是複合材料。有些聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等，本身就具有良好的力學性能和特定的化學性質，因此在製備和使用時不需要加入其他材料進行增強或改良。