本发明公开了基于稀释法的地下水分层监测装置与监测方法，该方法包括以下步骤：1)确定含水层位置及数量；2)确定每个导线管长度；3)将装置装配好；4)抽出装置的空气，将装置沉入钻孔；5)水泵入分层隔水囊并与钻孔内壁挤压；6)待数字压力表数值稳定后关闭水泵；7)若干传感器测量出三组钻孔内每一层地下水的参数作为初始值；8)开启投源水泵，投放固定量示踪剂溶液；9)实时记录示踪剂溶液投放后传感器输出的数据并进行分析；10)待地下水的电导率恢复初始值后，重复步骤8)‑9)三次，并对三组流速值以及流向值做均值处理。本发明可以有效避免地下水垂向流对测量精度的干扰，有效的避免投源器偏心的问题，还可以对含水层不同位置的渗流实施多层监测。