三维机织复合材料可以广泛应用在国防军工、航空航天、汽车交通、医疗器械等领域，用来制造导弹天线罩、火箭发动机喷管、卫星桁架、航空发动机叶片与机匣、机翼、飞机起落架、刹车片等。由于三维机织复合材料制备难度较大、成本较高，现阶段主要应用在国防军工、航空航天领域。
三维纺织复合材料，是以高性能纤维为材料采用三维纺织技术制造而成的先进复合材料增强体，主要包括三维机织复合材料、三维编织复合材料、三维针织复合材料等类型。
三维机织复合材料，是经纬方向的纤维交织形成平面，厚度方向的纤维进行贯穿形成的织物。三维机织复合材料的纤维在三维空间内相互交错构成整体，拥有一定厚度，可提高材料剪切强度、损伤容限，能够制备不同形状的增强体，再与树脂基体进行复合制造高性能复合材料，可以避免切割导致复合材料性能下降，并且易于实现自动化生产。
纤维增强树脂基复合材料的最终性能受纤维增强体、树脂基体影响，从纤维增强体方面来看，纤维的方向、连续性以及纤维在基体中的分布等均会造成影响。三维机织复合材料拥有一定厚度且不分层，与二维增强体相比，力学性能明显提升，且三维结构可进行设计，能够满足纤维增强树脂基复合材料的结构性能以及其他特殊性能要求。
碳纤维三维机织复合材料，是研究热度最高的三维机织复合材料之一，特别适合用作热结构部件的制造材料。碳纤维三维机织复合材料拥有三维结构，与传统的二维结构碳纤维增强体相比，比强度、比模量、抗冲击等力学特性明显提升，可以应用在军工、航天、航空、医疗、汽车等领域。
在我国以及海外市场中，三维机织复合材料技术、设备相关研制机构与企业主要有日本FUKUTA，澳大利亚Defence Science and Technology Organization，美国的NASA ACT、特拉华大学、北卡罗莱纳州立大学，以及中国的南京玻璃纤维研究院、天津工业大学、东华大学等。
我国三维机织复合材料技术与应用研究持续深入，相关专利不断增多，例如南京玻璃纤维研究设计院有限公司、中国航发商用航空发动机有限责任公司的“一种三维机织复合材料风扇流道平台预制件及其制备方法”，清华大学的“三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶及制作方法”，大连理工大学的“一种三维机织复合材料成型过程内部温度场监测方法及装置”等。
我国于2024年2月1日正式实施的最新版《产业结构调整指导目录（2024年本）》中，将航空发动机叶片用大尺寸复杂结构三维机织复合材料预制体的制备与应用列为鼓励类项目。从应用、科研成果、政策等方面来看，我国三维机织复合材料行业发展前景广阔。