Para abordar los problemas de fragilidad significativa en el concreto autocompactante (SCC), los rangos de parámetros limitados en los estudios existentes de refuerzo con fibras de acero y los sistemas de evaluación de rendimiento incompletos, este estudio realizó pruebas de rendimiento mecánico en SCC reforzado con fibras de acero (SFRSCC) con un amplio rango de fracciones de volumen (1-3%) y múltiples relaciones de aspecto. Se estableció un modelo de evaluación integral de múltiples indicadores de resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y módulo elástico utilizando un método TOPSIS mejorado ponderado por entropía. Se integró un análisis de relación gris para revelar patrones de correlación no lineales entre los parámetros de las fibras (la fracción de volumen y la relación de aspecto) y las respuestas mecánicas. Los resultados experimentales demostraron lo siguiente: (1) Con un contenido de fibra del 3%, las resistencias a la compresión y a la flexión aumentaron en un 25.7% y un 280%, respectivamente, en comparación con el grupo de control; (2) el módulo elástico alcanzó su punto máximo con un contenido de fibra del 2%, con un contenido excesivo (3%) causando una dispersión desigual de las fibras y disminuyendo las ganancias de rendimiento; (3) las fibras cortas (6 mm) lograron la resistencia a la compresión óptima con un contenido del 3% y las fibras de longitud media (13 mm) mejoraron significativamente la resistencia a la flexión, mientras que las fibras largas (25 mm) maximizaron el módulo elástico con un contenido del 2%. La aplicación combinada del método TOPSIS mejorado ponderado por entropía y el análisis de relación gris identificó que el alto contenido de fibra (3%) emparejado con fibras de longitud media (13 mm) equilibró óptimamente la resistencia a la flexión y la tenacidad, proporcionando una guía teórica para la aplicación de SFRSCC en proyectos de ingeniería resistentes a la tracción y a las fisuras.