本发明公开了一种金属熔池顶部注水实验装置及实验方法，本发明的装置包括熔炼盛装机构、气氛保护与蒸汽释放机构、顶部注水机构和测量机构；所述熔炼盛装机构为采用中频感应加热方式设计的熔炼炉，用于熔炼金属；所述气氛保护与蒸汽释放机构为金属熔炼以及骤冷实验阶段向上传热热流密度测量装置提供保护气氛；同时在骤冷实验开始后约束蒸汽释放以及疏导蒸汽爆炸能量；所述顶部注水机构用于以稳定流量向熔炼炉内熔池注水以在熔炼炉内进行注水骤冷实验；所述测量机构用于实现注水骤冷实验阶段的传热热流密度的测量。本发明的装置使得熔炼和顶部注水骤冷实验均在氧化镁坩埚内进行，简化了实验操作、增强了对原型工况的模拟程度、提升了测量精度。