新材料是汽车轻量化的基础，其复合材料应用技术发展分为四个阶段。即：2014~2015年以改性塑料材料在内外饰上的应用为主，玻纤增强复合材料在量产车上达到部分应用；2015~2018年重点推广应用LFT（长纤维增强热塑性材料）材料和改性工程塑料，开展碳纤维复合材料量产应用技术研究；2018~2020年全面推广碳纤维复合材料在量产车上的使用，重点进行生物可降解材料应用技术研究；2020年以后碳纤维复合材料和各种特种塑料在量产车上全面应用，生物可降解材料开始量产应用，出现较多全复合材料汽车。目前，通用改性塑料主要应用在汽车内外装饰件，长、短玻璃纤维增强复合材料主要应用在部分结构件和功能件上。
在改性塑料充当汽车轻量化主力军的同时，以玻璃纤维和碳纤维的纤维增强复合材料在汽车上的应用也开始崭露头角，可以应用于汽车的六大系统：发动机系统、传动系统、制动系统、底盘系统、车体系统和附件等。就当前的情况来看，碳纤维材料主要应用在高端汽车品牌上，60%的车身采用碳纤维复合材料，较铝制车身减重100千克。
聚氨酯和不饱和树脂复合材料在汽车轻量化方面主要应用在汽车内外饰件上，LFI（长玻璃纤维注射成型工艺）及CSM（复合材料喷涂技术）与蜂窝板结合工艺。在开放模具内实施聚氨酯喷涂工艺，可选择性加入蜂窝板满足不同要求的轻量化内外配饰，不仅节省材料，而且还提高生产效率。目前，基于聚氨酯和不饱和树脂基玻纤增强复合材料作为轻量化解决方案已成功应用于交通运输行业。
高分子材料轻量化技术主要分为材料件和非材料件两大部分。其中材料件方面专注于3个技术方向：即薄壁化技术，该技术使其具有卓越的流动性和高刚性，目前主要应用在汽车保险杠上。该技术发展至今已由原来的5cm发展到现在的2cm，熔融指数也从原来的10g/10min发展到现在的40g/10min。低密度技术，主要立足于发泡技术；此外还有低密度基础上不断进行的低密度材料的研究，可以降低填充物的含量。非材料件如各种长碳纤维、玻璃纤维和碳纤维等高复合材料可以代替金属件，使其具有高强度、高模量等优势。
当前在实现汽车轻量化过程中，根据市场和技术要求进行各种材料和工艺的组合优化是快速实现产业化的有效策略。新材料和新工艺的发展为汽车整体内外观设计提供了更大自由度，同时也使组件和功能集成成为可能，不仅可为汽车厂商提供集轻量化和功能性于一体的组件，还可使产品更具竞争力。材料供应商、设备制造商、主机厂及其供应商之间紧密合作对于汽车轻量化至关重要，将加快汽车轻量化材料、设计、试验、标准、装配的一体化步伐。
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