本发明公开了一种种子冷冻保存装置及方法，其中装置包括外箱，在外箱内设置有温度调控器以及热扩展层，温度调控器为可变导相变腔体容器，在可变导相变腔体容器的空腔上部有一存有不凝气体的贮气室，在储液室的内壁贴有一层充有工作液体的吸液芯；热扩展层为相变腔体容器，在相变腔体容器的空腔内也存有工作液体，在温度调控器和热扩展层之间设置有第一级温差制冷片，在热扩展层上设置有第二级温差制冷片。本发明使用活力液快速冷冻避免种子内部形成冰晶而使得种子细胞损伤，进而增强种子活力；利用温差制冷片梯级制冷达到缩小装置体积、减少投资等目的，实现种子冷冻保存装置的便携化，便于在普通农户中普及应用。