本发明提供一种聚丙烯腈碳纤维及其制备方法，涉及碳纤维技术领域，包括以下步骤：对聚丙烯腈纤维进行至少六个预氧化温区的预氧化处理，得到预氧化纤维体；其中，经每个预氧化温区的预氧化处理后，对应的纤维体的体密度、氧含量、环化度满足设定条件；对预氧化纤维体进行低温碳化，得到低温碳化纤维体；对低温碳化纤维体进行高温碳化，得到高温碳化纤维体；对高温碳化纤维体进行表面处理，得到聚丙烯腈碳纤维。本发明设置多个预氧化温区的预氧化处理，通过调整每个预氧化温区中对纤维施加的牵伸倍率、预氧化温度，控制每个预氧化温区的纤维体结构，制得环化充分、结构致密的预氧化纤维体，为后续制备出高强度碳纤维提供了结构基础。