本发明公开了一种表面沉积碳纳米管的碳纤维的浸胶复丝制备方法，利用丝束微振动展开‑超声浸胶缠绕装置对表面沉积碳纳米管的碳纤维丝束进行微振动展丝处理，使其在反复的张紧/松弛和展开/并拢过程中变得更柔软易变形，减少碳纤维间黏连，有利于树脂充分浸渍碳纤维，减少孔隙及富树脂区的产生。在超声浸胶过程中，通过微观超声振动与宏观流动加速树脂与溶剂分子运动，实现充分浸渍从而消除孔隙与富树脂区。对碳纤维丝束施加张力并使其通过挤压模口，使其形成规则的圆形截面形状，并控制碳纤维丝束的树脂含量。本发明制得的复丝试样树脂浸润好、无明显孔隙和富树脂区域，截面形状规则，符合复丝力学性能测试要求，表现出优异的测试效果。