본 발명은 탄소나노튜브 섬유 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 1 스텝(step) 공정으로 기계적, 전기적 특성이 향상된 고순도 및 고밀도 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 탄소나노튜브 섬유 제조장치에 관한 것이다. 이를 위해 탄소나노튜브 섬유 제조장치는 내측으로 탄소나노튜브 섬유의 합성이 이루어지는 반응영역을 구비하는 합성부; 합성된 탄소나노튜브 섬유의 기계적, 전기적 특성을 향상시키기 위한 후처리부; 및 후처리된 탄소나노튜브 섬유를 보빈에 권취하는 권취부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.