本发明关于一种模拟复杂环境的多年冻土水分迁移装置及方法，该装置包括试样箱体、环境箱体和补水部件，试样箱体顶部连接环境箱体，试样箱体底部连接底盘，试样箱体内下部装填地基上部装填路基和路面，路基包括碎石垫层，碎石垫层贴合地基，底盘上设有第一温度调节器，第一温度调节器调节试样箱体内温度，补水部件连接试样箱体，补水部件对碎石垫层进行水分补给，补水部件中水溶解有示踪剂，环境箱体内设有第二温度调节器和振动部件，第二温度调节器调节环境箱体内的温度，第二温度调节器被配置为输出变化温度值，振动部件作用于路面，振动部件被配置为按冻土路基实测动荷载数据输出。该装置结构设计合理，操作方便，能够真实模拟多年冻土环境。