本发明涉及一种测量致密油岩心中超临界二氧化碳置换原油效率的实验装置及方法，属于油气田开发技术领域，装置包括恒温箱及装有原油和CO2的中间容器、岩心夹持器、置换中间容器，利用驱替泵对岩心进行饱和原油操作、CO2加压及注入操作，测量在不同压力及不同压降下CO2置换出的原油量，计算CO2利用率及CO2置换原油效率。与现有技术相比，本发明实现了地层高温高压下的超临界CO2置换致密岩心内原油效率测量，减小了传统岩心称重法造成的气体膨胀误差，突破了传统方法只能测量地层压力到大气压的置换效率的局限性，实现了不同压降下原油置换量的测量和压降过程中的气油分离及精确计量。搭建成本低，适用范围广，精度高，实验可重复性强，易于推广。