本发明属于海上溢油探测技术领域，尤其涉及一种海面溢油探测装置。该种海面溢油探测装置可全天候自动探测海面有无溢油情况，具有监测预警及时、监测结构可靠等特点，可有效降低海面大面积溢油的风险。该海面溢油探测装置包括有：中频信号接收转换模块、信号处理模块以及介电常数计算模块；中频信号接收转换模块由右旋直射信号接收转换单元、左旋反射信号接收转换单元以及右旋反射信号接收转换单元构成；信号处理模块中包括有AD量化译码器、直射信号处理通道、左旋反射信号处理通道、右旋反射信号处理通道、数字信号处理单元、直射值缓存单元、反射值缓存单元；介电常数计算模块分别与直射相关值缓存单元、反射相关值缓存单元相导通。