本发明涉及一种水泥环初始应力状态监测实验方法，基于主要由井筒模拟机构、温压控制机构和数据采集机构组成的监测实验装置，包括以下步骤：1)将清水、水泥浆和地层水分别注入监测实验装置的清水容置腔、固井水泥环空和地层环空；2)打开气瓶，通过气瓶和压力控制阀向清水容置腔、固井水泥环空和地层环空施加压力，同时打开加热管将井筒模拟机构加热至预设温度；3)数据采集系统实时采集压力传感器和温度传感器测量的实验数据；4)待固井水泥环空内的水泥浆凝固结束，保存实验数据。本发明能够较好的还原固井过程中水泥浆注入后凝固过程，监测水泥浆凝固后的初始应力，为探索井下水泥环应力状态的准确计算以及水泥环完整性评价提供数据基础及分析依据。