本发明公开了一种基于立体化巷道布置的三维相似模拟试验系统和方法，属于矿山开采模拟试验领域。该试验系统包括三维相似模拟试验台、开采模拟系统和三维相似模拟试验模型；所述三维相似模拟试验台为长方体，包括试验台底座、L型钢架、钢化玻璃板、条形钢带和液压加载装置；所述开采模拟系统由多个并排的开采模拟单元组成，开采模拟单元由可弯曲导轨、滑块及透明胶带组成；所述三维相似模拟试验模型由各模拟岩层组成，在模拟岩层上等间距均匀设置有若干个应力传感器。本发明解决了立体化巷道布置方式工作面圆弧段难模拟的问题；能够实现对不同截深、不同采高工作面的模拟；为获得准确的立体化巷道布置顶板岩层运移破断规律及应力分布状态创造了条件。