本发明公开了一种深海快速加卸载装置，包括主舱体和至少一个空气舱体，主舱体两端通过高压球阀控制开关，主舱体与空气舱体之间通过高压球阀连通，主舱体内部设置有温压探头。本发明还公开了一种深海快速加卸载方法，包括：关闭所有的高压球阀；将深海快速加卸载装置下放至预定深海位置；打开主舱体两端的高压球阀，实现主舱体的快速加压；关闭主舱体两端的高压球阀，然后打开主舱体与空气舱体之间的高压球阀，实现主舱体的快速卸压。本发明利用深海天然高压、恒温特性，不仅可用于直接测量深海海水原位热力学参数，还可开展大尺寸样品的绝热快速加卸载热力学实验，为介质热力学实验提供了一种非常简洁、有效的快速绝热加卸载方案。