本发明公开了一种提高碳纳米管纤维致密化程度的后处理方法。所述后处理方法包括：先将原始碳纳米管纤维充分浸润于氯磺酸中，取出后于空气中静置，使氯磺酸与空气中的水分发生充分反应；以较快速率将碳纳米管纤维再次浸润于氯磺酸中，使其迅速发生膨胀，并继续于氯磺酸中静置至碳纳米管纤维的体积缩小；再将其从氯磺酸中缓慢取出，于空气中静置，使氯磺酸与空气中的水分发生充分反应；最后于真空条件下进行高温退火处理，获得高致密化碳纳米管纤维。本发明提供的后处理方法操作过程简单，降低了纤维内部微小空隙的存在，提高了碳纳米管纤维的致密化程度，大幅减小了碳纳米管纤维的实际截面面积，进而使碳纳米管纤维的电学性能获得提升。