本发明涉及中子能谱测量领域，具体提供了一种抽注水多层同心球装置及中子能谱探测系统，该抽注水多层同心球装置包括中子探测器、多个从内到外依次套设的壳体以及抽注水装置，壳体中最内层的壳体套设在中子探测器的表面，任意两个相邻的壳体之间形成有用于容纳液体的间隙，壳体采用铝材料制作而成，最内层的壳体外的每个壳体均设置有阀门，抽注水装置依次连接最内层的壳体外的每个壳体的阀门以便于向间隙中注水或排出间隙中的水。本发明提供的抽注水多层同心球装置及中子能谱探测系统相较于传统的中子能谱探测器的质量大大减轻，有利于运输和取用，同时增加了中子能谱数据测量的组合方式，增加了测量数据。