本发明提供了一种大尺寸有机污染场地靶向化学修复试验装置及试验方法，包括试验箱，包括底板和侧板，侧板的上方可拆卸的设置有顶板，试验箱内设置模拟地层，顶板和侧板上还设置有呈矩阵排列的观测孔，底板上设置有多个排水孔；制浆装置，用于通过观测孔向试验箱内注入修复浆液；注浆系统，控制制浆装置的工作状态；检测系统，包括数据收集模块和多个与数据收集模块信号连接的湿度传感器和位移传感器，湿度传感器设置在试验箱中不同水平面上，位移传感器沿不同岩层的分界面设置在模拟地层上，本申请可以有效检测有机污染场地中靶向化学修复的效果及修复路径，并通过对观测孔的设置及地层的分层设置，实现更为复杂污染地层的靶向化学修复模拟。