本发明属于新兴的非常规油气实验技术领域，尤其涉及一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统，包括气源、中子散射装置和加热增压单元，所述气源的第三出气端与所述加热增压单元的第三进气端连接，所述加热增压单元的第四出气端与所述第一进气端连通，所述气源用于向所述加热增压单元输送气体，所述加热增压单元用于对气体进行加热增压处理后再输送至所述壳体内。本发明所述的中子散射实验系统，其能实现在中子散射实验中模拟地层原位高温高压的样品环境，更使得使中子散射技术在超压、常压等原位气体压力条件下页岩气储层纳米孔隙结构表征上的应用成为可能。