本发明公开了一种碳纤维表面改性方法，包括对碳纤维进行预处理，得到表面洁净的碳纤维，将预处理后的碳纤维与金属微粉放入混料机和球磨机中混合均匀，将混合物料置于石墨模具中冷压成型，获得冷压坯，将冷压坯连同模具一起放入气氛保护炉或真空烧结炉中，将炉温升温至1050～1300℃进行原位反应，随炉冷却，取出坯料，将坯料放入球磨罐中球磨，用筛网进行分离，筛出与金属粉分离干净的改性碳纤维，改性碳纤维表面均匀分布有金属碳化物。本发明利用金属微粉与碳纤维表面石墨微晶的局部反应，在碳纤维表面原位生成碳化物改性层，原位反应消耗碳纤维表面石墨微晶，改善表面活性，生成的碳化物“根植于”碳纤维表面，提高结合力。