本发明公开了一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，包括盒式密封加载反力装置、超高压真三维加载系统、伺服控制高渗透水压加载系统、倾斜地质构造制作系统、模型洞室自动开挖系统及模型综合测试分析系统。盒式密封加载反力装置作为模型试验加载反力装置并用于容纳模型体和高压水体，超高压真三维加载系统进行超高压真三维加载，伺服控制高渗透水压加载系统进行高渗透水压自动加载，倾斜地质构造制作系统用于制备内含倾斜地质构造的模型体；模型洞室自动开挖系统用于自动开挖模型洞室，模型综合测试分析系统自动采集模型试验数据并快速存储。本发明在模拟水电、交通、能源和矿山深部洞室突涌水地质灾害方面具有广泛的应用前景。