本发明公开一种电容器薄膜分级处理装置及方法，在薄膜金属化之前引入预处理单元和功能层沉积单元，形成分级、连续的成套处理装置，对薄膜进行处理。预处理单元通过放电等离子体表面处理，调控薄膜表面粗糙度，提高薄膜基底附着力。功能层沉积单元通过原子层沉积技术，在薄膜基底上沉积纳米功能层，抑制金属层对薄膜材料的电荷注入，提高金属化薄膜的击穿场强阈值，改善金属化薄膜的隔离自愈性能。本发明将等离子体技术和原子层沉积技术相结合，在薄膜表面快速沉积稳定功能涂层，大幅改善电容器薄膜电气性能。相比于现有的技术，本发明提出的分级连续处理方法，具备成本低廉、装置简便、灵活高效等优点，适合投入大规模工业生产应用。