本发明提供了一种含甲烷水合物沉积物持水性参数及孔隙水分布特性的测试装置及其方法，包括压力室、恒温槽一、低场核磁共振仪、供压系统、供气系统、恒速恒压注入泵及数据采集系统。本发明是在高压低温条件下使用氮气对压力室中的试样施加气压，利用低场核磁共振仪反应出孔隙水变化趋势，利用轴平移法控制和量测含甲烷水合物试样吸力，根据数据采集系统对试样出水量的采集，判断吸力平衡和计算试样在该吸力下的含水量，获得含甲烷水合物土的土水特征曲线以及各级吸力下孔隙水分布状态，实现了含甲烷水合物沉积物的持水性参数研究，其原理符合水合物形成模式和开采工况条件，结构简单，可以为大多数科研与设计单位装备。