本发明涉及一种三维拉伸制备聚四氟乙烯薄膜的设备及方法，它包括基带喂入单元、纵向拉伸单元、横向扩幅拉伸单元、固化定型单元和冷却单元，其特征在于：所述纵向拉伸单元与横向扩幅拉伸单元之间设置弧形拉伸单元，所述弧形拉伸单元包括若干与所述纵向拉伸单元相同的恒温箱，每节所述恒温箱内均设置有若干呈橄榄形的辊轮；所述辊轮两头细中间粗，所述辊轮的中心轴线与所述辊轮的中部凸起部位切线的夹角α为0〜75°，且各所述辊轮的中心轴线与所述辊轮的中部凸起部位切线的夹角α沿基带的运行方向逐渐变大。本发明工艺、设备简单，能耗低，加工过程环保，微孔薄膜孔径大小可控性强、孔径差异小，薄膜厚度均匀，可广泛用于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等微孔膜、复合膜及纤维的制备。