本发明提供了一种跨断层垂直形变观测装置，包括：设置于首端机墩的首端静力水准仪和设置于尾端机墩的尾端静力水准仪，该首端机墩在断层上盘，该尾端机墩在断层下盘，该首端静力水准仪和尾端静力水准仪分别通过气管和液管相连通。该首端静力水准仪和尾端静力水准仪均包括：钵体以及设置于钵体开口位置的平台，该平台上安装有CCD光学测量系统以及标志杆，该标志杆位于所述CCD光学测量系统的光路中，并且该标志杆通过连接导杆与浮子相连接，该连接导杆上具有导向装置，该浮子浮于该钵体内的液态工作介质上。本发明应用以CCD器件为核心的光电一体化数字型静力水准仪，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，能够保证仪器的长期稳定性指标。