本发明公开了一种基于电泳沉积的彩色碳纤维材料及其制备方法，通过将纤维素纳米晶悬浮液、助剂溶液混合，经过超声分散结合电泳沉积方法，使其沉积在碳纤维表面形成凝胶状涂层，利用纤维素纳米晶自组装形成手性螺旋结构而反射可见光内特定波长显现颜色的特性，使其在碳纤维表面干燥的过程中进一步自组装从而显示结构色。通过对混合液的性质、助剂的配比及电泳沉积参数等条件的控制，可以实现对碳纤维颜色的调控。通过上述方式所制得的碳纤维着色稳定，不易褪色，而且进一步提高了其力学性能。该制备方法工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。