本申请公开了一种利用无人机投放的分体自运行取样装置及方法，涉及地质调查技术领域。能够解决无人机出现故障时，无法完成取样的问题。该装置包括粗略定位部分、精准定位部分和取样器；粗略定位部分包括矩形框架和四个粗略定位旋进装置；矩形框架上设有无人机投放连接释放装置；粗略定位旋进装置能够在被无人机投放后将钻头的下部嵌入目标地层内，并通过锤击力将其余钻头的上部旋入目标地层内；矩形框架内设有精准定位部分；精准定位部分上设有取样器；精准定位部分能够对取样地进行精准的定位，并带动取样器移动至目标取样点；取样器能够对目标取样点进行取样，并在取样完成后通过无人机带回。本申请同时公开了一种基于上述装置的取样方法。