本发明提供了一种超高性能碳纤维的制备方法，涉及碳纤维技术领域。所述制备方法包括：将丙烯腈、衣康酸、溶剂、引发剂混合后，加入分子量调节剂后，首先在第一阶段55~65℃下反应1~3h，然后以0.05~0.15的℃/min的升温速率升温至第二阶段65~75℃反应13~15h；然后脱除丙烯腈单体后，经浓缩、氨化、过滤后得到聚丙烯腈纺丝液。然后制备聚丙烯腈原丝，最后将聚丙烯腈原丝碳化后得到碳纤维。本发明采用阶段控温的聚合方式，来优化聚合物的分子量分布、分子链结构和聚合度，进而改善聚丙烯腈聚合物的均匀度、热稳定性和溶剂溶解性，最终得到力学性能和机械性能优秀的T1100级超高性能碳纤维。