本发明一种羧基化的CNF及其制备方法，涉及生物高分子材料领域，所述方法包括如下步骤：在纸浆形成的水溶液中加入高锰酸盐和硫酸，高锰酸盐与硫酸的质量之比为(0.2～0.5)：100，得到浆料；将浆料在50～70℃下进行反应，得到纤维素悬浮液；将纤维素悬浮液中的产物分离后用水配制成分散液，之后在12～18℃下进行均质，得到羧基化的CNF，收率可高达97.6％，不仅可以提高纤维素纳米纤丝的分散性，还能增强其力学性能，特别是表面带有丰富羧基，可广泛应用于生物医用材料、化妆品与食品等领域。