本发明涉及岩石隧道工程技术领域，具体涉及一种真三轴岩石隧道可视化卸荷装置及卸荷方法。该卸荷装置包括压头组件、主轴、伸缩组件、弧形支撑组件、可视化部件和主控机；压头组件包括在岩石隧道轴向两侧分别设置的第一压头和第二压头，以及垂直于岩石隧道轴向设置的两组压头单元；主轴同轴设置在岩石隧道内，且与第一压头连接；伸缩组件的一端与主轴连接，而另一端与弧形支撑组件连接；可视化部件设置在第二压头上，且与岩石隧道同轴设置；压头组件、伸缩组件和可视化部件均与主控机连接。该卸荷方法用于完成岩石隧道内壁实时卸荷应力监测。本发明能够模拟地下隧道围岩真实应力状态，还能够实现分部开挖和台阶法开挖的模拟需求。