本发明公开了一种聚丙烯腈基碳纤维原丝预氧化方法，包括：将聚丙烯腈基碳纤维原丝采用预处理溶剂进行预处理，预处理溶剂中包含水、油剂、改性剂、预氧化促进剂；将预处理后的聚丙烯腈基碳纤维原丝在空气气氛中于200～280℃温度区间内预氧化，六温区温度梯度升温，每个温区预氧化8～10 min，预氧化处理时间总计50～60 min；然后进行低温碳化和高温碳化，得到碳纤维。本发明通过预氧化预处理、六温区温度梯度升温及牵比控制等，实现了聚丙烯腈原丝预氧化过程环化和氧化等反应的有效可控，获得了充分均质预氧化的预氧丝，并制备出了相应的高强中模型（T800级）碳纤维。