本发明公开了一种高温环境下碳纤维强度与刚度变化趋势预测方法，包括以下步骤，(1)在分子动力学模拟软件中建立基于微观真实结构的聚丙烯腈基(PAN)碳纤维的趋真化模型；(2)选用合适的分子动力学模拟中的力场函数；(3)借助开源分子动力学模拟软件LAMMPS完成退火模拟过程和高温环境下的拉伸模拟过程；(4)统计高温热处理(退火)后碳纤维主要微观结构变化程度；(5)根据高温拉伸模拟结果绘制不同高温环境下碳纤维的轴向拉伸应力应变曲线，并获取碳纤维轴向强度与刚度变化趋势；(6)根据皮尔逊积矩相关性理论，确定高温环境下碳纤维微观结构变化与其力学性能变化之前的关系。本发明可以对聚丙烯腈基碳纤维在真空且超高温环境下的强度与刚度变化趋势进行有效预测。