本发明涉及一种火星环境模拟实验装置及实验方法，所述实验装置包括：真空舱体，用于提供真空环境；与所述真空舱体连接的真空控制单元，用于使真空舱体内形成真空环境；湿度控制单元，包括温控加热器、放置于所述温控加热器上的密闭容器以及与所述密闭容器连通的气体配置件，所述密闭容器内盛放有去离子水，所述气体配置件与所述真空舱体连通；与所述气体配置件连通的供气单元，用于提供火星大气。本发明能够真实模拟火星表面环境气氛、湿度、压力、温度和紫外辐照条件，并同时实现对上述火星表面环境湿度、压力、温度以及紫外辐照的精确调控，也可以实现对火星表面电场环境的模拟，为火星环境相关研究提供了综合实验平台，应用范围广。