本发明涉及脉动热管技术领域，提供了一种可视化低温脉动热管实验装置，包括：可视化低温绝热系统、低温脉动热管、充注系统、抽真空系统和采集系统；可视化低温绝热系统包括真空罩，以及设置于真空罩内的防辐射罩，真空罩的侧壁设置有可视化光学窗口；低温脉动热管设置于防辐射罩围成的腔室内；充注系统设置于真空罩外部，通过延伸至所述真空罩内的管路与低温脉动热管连接；抽真空系统分别与真空罩和低温脉动热管连接；采集系统包括对应可视化光学窗口，分别设置于所述真空罩两侧的光源和采集装置。本发明能够对低温脉动热管的两相流流动过程进行观察和记录，也可以进行连续测量分析和可视化观测。