本发明公开了一种纱线表面染色装置，属于纺织机械技术领域。所述纱线表面染色装置包括至少一个上色机构，所述上色机构包括第一给液槽和第二给液槽，所述第一给液槽内设有第一转动轮，所述第二给液槽内设有第二转动轮；所述第一转动轮与第一给液槽内设置的工作液接触，所述第二转动轮与第二给液槽内设置的工作液接触，所述第一给液槽和第二给液槽均连通有自动供给液装置；所述自动供给液装置的数量至少为一个。本发明可以对棉纱及棉混纺纱表面上色，不会浪费任何染料与助剂，无污水排放，基本不需要水，只需要很少的电、汽，综合吨纱能源耗用成本只有传统浸染法1/10左右，绿色，环保，低碳；并可以生产出高支色纺效果的纱线，满足市场需求。