本发明涉及化纤纺织技术领域，公开了超高分子量聚乙烯细旦纤维的制备方法及制备装置。所述制备方法包括：对干燥完成后的初生纤维连续进行多级热牵伸，得到超高分子量聚乙烯细旦纤维；其中，在所述多级热牵伸的过程中，前一级热牵伸的停留时间tn为后一级热牵伸的停留时间tn+1的1.2‑4.2倍，所述初生纤维的进丝速度为1.2‑2m/s，每级热牵伸的出口端与进口端的线速度之比为0.9‑8。本发明通过增加纤维在热箱内部的停留时间，提升纤维的进丝速度，确保与常规的后纺牵伸具有相同的加热时间，保留原牵伸工艺的特征，在确保成品纤维性能指标的情况下提高细旦纤维的产能。本发明通过将现行后纺的装置的平铺布置改变成立体布置，减少装置的占地面积。