本发明公开了一种分层土层渗流特性的精细化试验装置及试验方法，包括模拟分层土层的分层土体模型、盛放分层土体模型的模型箱、向分层土体模型提供渗流水的渗流控制系统、实时监测分层土体模型渗流动态的动态数据采集系统；模型箱为透明箱体，箱体下端设置有若干进水口，模型箱底部设有水流缓冲区，分层土体模型铺设在水流缓冲区上，模型箱侧壁连通有排水管。本发明能够精细化、可视化地获取分层土体渗流过程，并通过分析可以得到土颗粒运动过程、渗漏通道形成过程、土体位移场、渗流场及土体破坏形态等，便于深入探索复杂的土体渗透破坏机理，从而利于从本质揭示土体渗透破坏现象，为有效防治工程措施的提出提供技术支撑及理论依据。