本发明公开了一种自浮式海洋表层温度观测装置，包括顶盖、控制舱、电池舱和水层深度调节模块，顶盖、水层深度调节模块、控制舱和电池舱从上至下依次设置且两两之间通过螺栓固定点及螺栓固定连接，在电池舱内设有由温度探头和电导探头组成的探头模块，所述顶盖上设有指示灯和缆绳拖拽模块；所述电池舱内还设有电池，所述控制舱内设有控制模块，控制模块包括主控板，所述水层深度调节模块内底面开设有穿线孔，所述温度探头和电导探头通过线缆依次连接电池和主控板，所述指示灯同样连接主控板；通过电导和温度数据进行综合判断温度测量数据的稳定性判定，可实现较高的准确性；整体结构简单，测温过程容易操作，具有很高的实用性。