本发明涉及一种卫星材料表面充电在轨监测的装置及方法，属于空间应用技术领域。所述装置包括电子枪、非接触式电位计探头、三维传动机构、非接触式表面电位计、电子束流密度测量系统、监测电极、支撑结构、第一电磁阀、第二电磁阀、扩散泵、第三电磁阀、真空箱、机械泵、真空过壁、测量电路接口和测量电路。所述测试方法包括真空条件下对监测电极表面的样品发射电子，通过三维传动机构调节非接触式电位计探头的位置，记录样品表面充电电位Vsurface，并通过测量电路测量泄漏电流I，最后通过已知的样品体电阻ρ，根据公式Vsurface∝KρI得到比例关系系数K；本发明通过监测样品在空间环境下的泄漏电流来反演卫星材料的在轨表面充电情况，具有物理结构简单、易于空间搭载的优点。