本发明公开了一种微纳米纤维纱线纺纱装置及其纺纱工艺，该纺纱装置包括喷丝头，喂纱系统，纤维聚合机构以及加捻机构，所述喷丝头由热空气管道、聚合物熔体管道和冷空气管道构成，所述喂纱系统由筒纱、退绕罗拉和导纱杆构成，所述纤维聚合机构由相互啮合连接的上滚筒和下滚筒构成，所述下滚筒的沟槽底部设有若干微孔，所述下滚筒内部还设有异形风管。本发明的结构以及工艺设计合理，实际操作方便，可以把熔喷纺丝头喷出的微纳米纤维纺成微纳米纤维包芯纱，微纳米纤维包覆在芯纱表面，贴合率高且工作效率高，使得生产出来的纱线具有抗菌、隔热、保暖、过滤吸附、吸声等功能。