本发明公开了一种高强度高模量碳纤维的制备系统及方法，其中，高强度高模量碳纤维的制备系统包括碳纤维丝束依次进入的低温石墨化装置与高温石墨化装置；低温石墨化装置与高温石墨化装置均设有丝束通道，沿丝束通道方向设有石墨发热体；低温石墨化装置中的石墨发热体长度为50-100cm，对碳纤维丝束的石墨化温度为2000-2300℃；高温石墨化装置中的石墨发热体长度为100-200cm，对碳纤维丝束的石墨化温度为2400-2800℃。利用本发明，使用低温、高温石墨化两系统对碳纤维进行石墨化处理，通过低温、高温石墨化的工艺参数设计与调控，在稳定提高碳纤维拉伸模量的同时，保证石墨化处理中纤维具有较高的强度保留率，从而获得高拉伸强度高拉伸模量碳纤维。