本发明涉及水合物测试技术领域，特别是一种双压头双显微镜水合物纳米压/划痕实验机构及实验方法。包括底座；冷却室，设置在底座上；双压头部，包括纳米压痕和纳米划痕部，纳米压痕部的压痕压头和纳米划痕部的划痕压头对称设置在冷却室的外侧；双显微镜部，包括竖直显微镜和倾斜显微镜，竖直显微镜位于冷却室的正上方，用于选取水合物的工作平面，倾斜显微镜位于冷却室的外侧，用于监测水合物的压痕和划痕的测试过程。实现水合物样品纳米压/划痕测试过程中的有效控温，并降低可能的系统温度扰动，有效规避热漂移现象带来的实验失败风险与测试误差。