本发明公开了一种氪氙混合气中微量甲烷的脱除装置及脱除微量甲烷的方法，脱除装置包括第一净化管、第二净化管、第一连接管、第二连接管及第三连接管；第一连接管上设置有第一阀门；第二连接管上设置有串联的第二阀门和第三阀门；第二阀门和第三阀门之间设置有与第二连接管连通的第一旁路支管，第一旁路支管上设置有第四阀门；第三连接管上设置有第五阀门；第一净化管中填充有脱甲烷催化剂；第二净化管中填充包含有脱氧剂的第一吸附层与包含分子筛的第二吸附层。利用本发明的装置可以有效地脱除氪氙混合气体中的微量甲烷，解决现有技术中甲烷脱除困难，难以制备高纯度特种气体的问题。