本发明涉及一种大丝束碳纤维原丝生产三级沸水牵伸装置及方法，解决了湿法纺丝时牵伸困难，容易产生毛丝、断丝、毛团技术问题，其设有三级沸水牵伸槽、脱盐水补水温度控制装置和牵引七冷辊，第三级沸水牵伸槽与脱盐水补水温度控制装置连接；三级沸水牵伸槽的每级牵伸槽内均设有导流板、超声波振子组模块、水洗模块组件、串级葫芦型导丝杆和沸水循环温度控制系统，超声波振子组模块位于三级沸水牵伸槽的每级牵伸槽底部，导流板位于超声波振子组模块的上方，水洗模块组件和串级葫芦型导丝杆均位于三级沸水牵伸槽的每级牵伸槽的上方，串级葫芦型导丝杆位于三级沸水牵伸槽的每级牵伸槽的前端。本发明可广泛应用于工业化大丝束生产聚丙烯腈纤维原丝。