本发明涉及一种改性碳基纤维的制备方法及其复合材料，包括下述步骤：首先，将聚合单体与碳纳米管在溶剂中混合均匀，调整混合物的温度，使聚合单体在碳纳米管的表面发生聚合反应生成高分子化合物聚丙烯腈或芳香族聚酰胺，整体形成一种“核‑壳”结构；随后，提纯所得产物，调配出纺丝原液并进行纺丝，得到具有“核‑壳”结构的初生丝；初生丝依次经过洗净、牵伸、上油、干燥，最后收丝成卷；最后对收卷的纤维进行预氧化、碳化、石墨化，得到成品纤维。本发明的成品纤维所具有的独特的“核‑壳”结构可以有效的消除碳基纤维原本存在的皮芯结构，有效增强成品纤维的机械性能、导电性等。节省整体的制造时间，节能高效。