本发明提供一种叠层截面结构的石墨纤维及其熔融纺丝方法，包括以下步骤：步骤一，采用中间相沥青进行熔融纺丝，得到纤维原丝；熔融纺丝所使用的喷丝孔截面为矩形，在喷丝孔出口长边上设置有出口倒角，喷丝孔内表面镀有一层镍、银或铂的金属涂层；步骤二，将纤维原丝依次进行不熔化炭化和石墨化处理，得到叠层截面结构的石墨纤维。本发明制备出截面椭圆形的纤维原丝，经过不熔化炭化和石墨化处理后，其石墨片层近似平行于纤维截面长边的方向，可以使石墨微晶的La、Lc得到充分的发育，石墨片层褶皱较少且致密，最终得到的石墨纤维热导率可达到800～1100W/(m·K)。