本发明涉及一种海绵城市雨水收集装置及其工作方法，其包括支架、沉淀箱、储水箱，且沉淀箱底部设有控制出水的流量调节阀，沉淀箱侧面与储水箱溢流导通，储水箱相对于支架随储水箱重量变化作升降运动，沉淀箱侧面设有第二溢流管，沉淀箱内设有将部分进水导至第二溢流管的导水斜板，沉淀箱外侧设有相对于沉淀箱呈升降运动的吸水海绵，第二溢流管的出水口朝向吸水海绵顶部，吸水海绵通过导杆与流量调节阀的控制把手联动，控制把手与储水箱联动。工作时，吸水海绵吸水，导杆逐渐向下运动到位，联动流量调节阀逐渐关闭，实现自动雨水收集，当储水箱储满水时，联动控制把手打开流量调节阀，不再储水；当吸水海绵失水恢复初始状态时，各部位自行复位。