本发明涉及一种高饱和度甲烷水合物沉积物试样的生成装置及生成方法，其包括模具，模具内部具有设置活塞用的空腔，活塞底部与空腔形成用于生成沉积物试样的容纳区；模具空腔内设置有热电偶，热电偶将检测到的温度信息经数据采集系统传输至计算机控制系统；模具外部依次设置有夹持器和换热器，模具、活塞、夹持器和换热器形成反应釜主体；反应釜主体底部设置有储气罐回路、甲烷气体充气回路、抽真空回路和压力检测回路，甲烷气体充气回路与储气罐回路、抽真空回路并联后，经压力检测回路与模具空腔底部连通；活塞的排气孔通过连接管路并联连接尾气收集回路、排气管路和尾气压力控制管路。本发明可以广泛在天然气水合物基础物性测量领域中应用。