本发明提供一种基于地震勘探的不同位移梯度变形场的模拟装置及其使用方法，该模拟装置包括模型模块，驱动模块和控制模块；模型模块用于放置模拟盆地构造的石英砂(11)和硅胶材料(10)，驱动模块用于对放置好的盆地模型施加x轴方向的挤压变形或y轴方向的错动变形或z轴方向的拉变形，控制模块通过计算机(9)对步进电机控制使实验模型产生位移。使用本发明的基于地震勘探的不同位移梯度变形场的模拟装置及其使用方法，不仅仅自动化程度高，而且能够实现可控方向的变形场及其梯度变化，进行含油气盆地的构造演化模拟，为含油气盆地分析的深入发展提供了条件。