本发明涉及岩石力学技术领域，提供了一种化学膨胀岩三维吸水膨胀多功能实验系统及方法，包括三轴高温高压反应腔室，三轴高温高压反应腔室分别连接有围压加载控制系统、水压加载控制系统、温度控制系统、轴压加载控制系统、pH值监测系统和数据采集与分析系统；三轴高温高压反应腔室包括套装的内部腔体和外部腔体，内部腔体和外部腔体之间设有密封垫套，内部腔体内设有岩石试样，岩石试样外设有透水加压箍，所述密封垫套通过位移结构连接有环向应力‑应变传感器。本方案不仅能同时提供围压、轴压、水压、高温和三维吸水的试验环境，实现对化学膨胀岩复杂赋存环境的真实模拟，而且保证传感器可以稳定精准地捕获试样数据。