本发明涉及一种碳纤维复合材料非线性电导率测量装置，包括：样品夹具、电极支撑板、绝缘板、结构支撑环、第一紧固件、第二紧固件；结构支撑环通过第二紧固件固定安装电极支撑板，电极支撑板和结构支撑环之间设置绝缘板；两组电极支撑板、绝缘板、结构支撑环之间通过若干塑料圆管分开距离，各塑料圆管沿周向均匀分布；第一紧固件分别穿过塑料圆管，固定两侧的绝缘板和结构支撑环；样品夹具分别安装在电极支撑板的中心孔中，用于夹持被测碳纤维样品。本发明用于为碳纤维复合材料的雷电防护和脉冲功率设备应用提供相应的材料数据。