本发明涉及一种自主航行的海洋气象观测装置，包括：船身、龙骨、桅杆、机翼、观测系统及船舶识别系统，龙骨设置于所述船身靠近海面的一端，与船身连接，且位于海平面以下；机翼包括连接杆及尾翼，尾翼设置于连接杆的一端上，连接杆与桅杆转动连接，且连接杆与桅杆之间呈夹角，以通过转动连接杆及尾翼，调整桅杆上帆的迎风角度；观测系统用于测量气象要素及海洋要素，并对测量到的气象要素及海洋要素进行处理，船舶识别系统用于实现通信及定位，并对所述自主航行的海洋气象观测装置的运行进行控制。采用本发明所述的自主航行的海洋气象观测装置可为海气相互作用观测研究提供观测手段和数据支撑。