本发明涉及晶体合成技术领域，尤指一种大直径金刚石片的制备装置及其制备方法，该装置包括包括壳体、直径检测单元、升降式旋转支架和掩膜单元，壳体通过狭缝隔板分成上腔室和下腔室，上腔室内设有微波等离子体；本发明的方法通过升降式旋转支架带动金刚石圆片转动及升降，金刚石圆片一部分穿过狭缝隔板暴露在微波等离子体中，掩膜单元在金刚石圆片上涂布掩膜，抑制金刚石圆片的轴向生长，使得金刚石圆片只沿着径向旋转生长，从而生长出大直径金刚石圆片；并且根据直径检测单元的反馈，随着金刚石圆片直径生长变大，升降式旋转支架逐步降低，维持金刚石圆片的顶部高度不变，以便在微波等离子体下形成稳定的生长环境。