本发明提供了一种含甲烷水合物沉积物的拉伸试验装置及其试验方法，包括承压仓、恒温箱、供气系统、拉伸系统及数据采集系统。本发明中的含甲烷水合物沉积物的拉伸试验装置，通过设置承压仓及恒温箱，可模拟甲烷水合物沉积物在海底形成时所需的低温及高压环境，通过供气系统将甲烷注入含有一定含水率的土样中，使得在一定的气体压力与温度条件下甲烷与水结合形成甲烷水合物赋存于土样孔隙中，实现了在实验室中快速准确地模拟海洋环境中原位含甲烷水合物土的制样，进而降低了甲烷水合物沉积物试验样品的获取难度和成本。