本发明提供一种基于多级透析法清除细胞低温保护剂的微装置，包括带有第一通道的上层芯片、带有第二通道的下层芯片和设置在上、下层芯片透析单元之间的多孔膜。第一通道包括细胞悬液通道和4个透析单元；第二通道包括透析液产生区、4个透析单元和透析液收集区；其中，第一和第二通道的透析单元以及多孔膜构成透析执行区。微装置运行时，第二通道的透析液产生区产生梯度浓度和变化流量的透析液，之后流入透析执行区，对所述第一通道透析单元中的细胞悬浮液进行透析。这种清除细胞低温保护剂的微装置能够更有效地去除细胞悬浮液中低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高细胞的存活率和回收率。