本发明公开了一种利用超临界CO2增透超低渗致密页岩的实验系统及方法，所述系统包括包括依次连接的CO2气瓶、稳压罐、岩心夹持器、CO2回收罐和页岩气采集釜，也包括与岩心夹持器连接的水力加压泵，还包括第一水浴箱和第二水浴箱；所述稳压罐设置于第一水浴箱内；所述岩心夹持器设置于第二水浴箱内。本发明将稳压罐和岩心夹持器设置在不同的水浴箱中，水浴箱上还设置有温控加热器，可以实现精确控温，通过对稳压罐温度、压力条件的准确监测，可保障CO2在注入岩心夹持器内时为超临界态；本发明整体设备构成合理，模拟操作方便，准确性高，为提高页岩气产量和开采效率以及降低开采成本提供了理论依据。