Cuando se trata de lograr objetivos de sostenibilidad y economía circular, las herramientas de toma de decisiones multicriterio (MCDM) pueden ser de ayuda para apoyar a los tomadores de decisiones a alcanzar una solución satisfactoria, especialmente cuando están presentes criterios en conflicto. En un trabajo anterior de los autores, se introdujo una herramienta MCDM híbrida para apoyar la selección de materiales sostenibles en la aviación. La fiabilidad de una herramienta MCDM depende decisivamente de su robustez. Por lo tanto, en el presente trabajo, se ha evaluado la robustez de la herramienta mencionada anteriormente mediante la realización de un extenso análisis de sensibilidad. Con este fin, se examina hasta qué punto los resultados se ven afectados por el método de normalización involucrado en la herramienta MCDM propuesta. Además, se ha investigado la sensibilidad de la salida final a la variación de los pesos, así como a la variación de los valores de los datos, con el fin de monitorear la estabilidad de la herramienta en términos del ranking final obtenido. Para llevar a cabo el análisis, se ha considerado un estudio de caso de la industria de la aviación. En el estudio actual, se evalúan y comparan componentes de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), tanto vírgenes como reciclados, en relación con su sostenibilidad, teniendo en cuenta métricas vinculadas a su ciclo de vida completo. Esta última evaluación también considera el impacto del tipo de combustible utilizado durante la fase de uso de los componentes. Los resultados muestran que la herramienta propuesta proporciona un método efectivo y robusto para la evaluación de la sostenibilidad de los componentes de aeronaves. Además, el presente trabajo puede proporcionar respuestas a preguntas planteadas sobre la adecuación del rendimiento de las piezas recicladas de CFRP y su contribución esperada hacia los objetivos de sostenibilidad y economía circular en la aviación.