本发明属于碳纳米管制备技术领域，具体涉及一种二段法制备高倍率超细管径的碳纳米管及其催化剂和制备方法。本发明二段法制备高倍率超细管径的碳纳米管催化剂，是由以下重量份成分组成：活性金属分散相：硝酸钴14.6～25.9，钼酸铵0.9～2.7，硝酸铁0～10.9、硝酸镍0～8.4；载体金属连续相：硝酸铝30.9～54.6，硝酸镁25.4～45.3；络合剂：15.2～22.6。本发明的催化剂中活性金属颗粒粒径小、数量多，裂解生成的碳纳米管外径5nm～10nm，倍率可达45‑55倍，是现有超细碳纳米管催化剂产量的1.3～2.0倍；本发明的催化剂制备工艺能有效地控制催化剂中活性金属粒子的粒径，工艺过程简便，利于工业化大规模生产。