一种二氧化碳驱替岩芯过程中监测剩余油分布的装置和方法。主要目的在于提供一种可以获得液态或者超临界状态二氧化碳驱油过程中岩芯内微观剩余油空间分布状态的实验装置以及获取方法。其特征在于：所述装置由第一储罐、第二储罐、第一增压泵、第二增压泵、加热器、第一冷却器、带有密封封隔器的岩芯夹持器、CT扫描仪、固体过滤器、液体过滤器、第二冷却器、第一控制阀、第二控制阀、第一压力表、第二压力表、第一温度表、第二温度表和其它连接管件构成。利用本装置和方法可以同时在驱替过程当中的不同阶段进行CT扫描岩芯，通过对CT扫描图像的分割处理，监测岩芯在不同状态二氧化碳驱替时岩芯中微观剩余油的分布状态。