一种全级配混凝土现场自生体积变形与线膨胀系数监测设备与方法，该设备包括模板系统、采集系统和计算机系统；该模板系统包括第一模板和第二模板，二者均包括上模板、下模板和两个对称的侧模板，形成截面呈矩形的筒状；该侧模板两端分别设有端部模板，该上模板、下模板、侧模板和端部模板之间围构成密封的浇筑空间；该上模板穿设有两个石英棒，两个石英棒之间设有位移传感器；该浇筑空间中心设有温度传感器；该采集系统的输入端与该位移传感器、该温度传感器连接，该采集系统的输出端与该计算机系统的输入端连接。本发明可以对不同养护温度条件下的全级配混凝土变形参数精确测量，为大体积混凝土结构优化设计提供参数基础。