本发明提供一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法，装置包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，金属回线连接模块连接于金属回线上，线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；控制系统与各模块分别连接，用于控制各模块，实现电压降落的补偿，减小了系统损耗，降低了换流器的设计要求；另外本发明提供的补偿装置结构简单可靠，操作难度低，可广泛应用于两端双极直流输电系统或多端直流输电系统以及直流电网。