本发明公开了一种细径碳纳米管纤维及其反应炉管、制备设备和方法。所述反应炉管包括第一管体，形成第一管腔，第一管体包括注入段、生长段以及输出段；还包括第二管体，第二管体形成第二管腔，第二管体包括相对的第一端和第二端；第一端设置于注入段内，第二端设置于生长段内，第二管腔通过第二端的下管口与第一管腔相连通；至少与下管口相接的部分第二管体的内径沿指定方向减小。本发明极大地提升了碳纳米管纤维的连续性，同时所制得的碳纳米管纤维的直径小，取向性好，纤维结构无损伤，力学强度优异；一步法直接生长便可制得细径高强度的碳纳米管纤维，简化了制备过程，降低了制备成本，避免了使用危险和污染性的化学品。