增强相一般是以颗粒状（矿物），层状（粘土）或者纤维状（碳纳米管）形态存在的。基质与增强相的界面面积非常大，通常比传统复合材料大一个数量级。大的界面面积意味着很少量的增强相可以对复合物整体的宏观性质产生影响。例如，复合材料中加入的碳纳米管可以增强电导率和热导率。加入其他纳米颗粒则可能改善材料的光学性质，介电性质，耐火性或者力学性质。通常来说，纳米级增强相是在复合物的混合制造过程中被加入并扩散到基质中的。加入的纳米颗粒的质量比一般很低（介于0.5到5%），因为他们的渗透阈很小。这种情况经常发生在长宽比很大的