本发明公开了一种在超临界二氧化碳流体中对天然纤维进行染色加工的方法。将天然纤维纺织品置于分散活性染料呈溶解态的超临界二氧化碳染色单元中，使染料在纤维上均匀吸附并在纤维中进行充分扩散，再在压力为1.0～6.0MPa二氧化碳气体介质和固色催化剂存在的条件下，实现染料在纤维上的催化固着。由于该方法对染料的上染和固色反应采取分别在不同单元及条件下进行的加工方式，避免了染、固色同浴时流体中大量未上染染料与固色催化剂间的副反应，提高了染料的回收利用率，同时也提高了固色反应阶段中催化剂对纤维上染料的催化固色效率等。本发明的技术方法具有固色效率及染料利用率高，工艺简单，绿色环保等优点。