本发明公开了一种具有取向结构的柔韧碳纳米纤维膜及其制备方法，其中膜的原料包括热固性酚醛树脂、混纺聚合物、金属盐，制备方法为先将热固性酚醛树脂、混纺聚合物、金属盐加入N,N‑二甲基甲酰胺中搅拌溶解后得到纺丝液，再加入配备有匀速往复式纺丝喷头和高速旋转金属接收辊筒的多喷头静电纺丝机中进行连续纺丝，得到前驱体纳米纤维膜，再将前驱体纳米纤维膜进行干燥处理去除残余溶剂，然后进行热处理，得到固化前驱体纳米纤维膜，最后在高纯氮气保护下进行碳化处理，制备得到具有取向结构的柔韧碳纳米纤维膜。本发明制备的碳纳米纤维膜中主体纤维沿轴向高度取向排列且径向具有稳定的粘连结构，所得膜材料力学性能优良、柔韧性好。