本发明公开用于真实火灾下索承桥梁空间温度场试验装置及试验方法，装置包括：对称布置的升降系统、缆索模型、温度监测系统及燃烧环境模拟系统；所述缆索模型包括主缆和吊索模型，并设置在所述升降系统之间；所述温度监测系统布置在主缆和吊索模型上；所述燃烧环境模拟系统包括可控制火源和可移动式环境风控制模块；所述可控制火源上设置有燃料余量监测模块；数据采集系统，包括：热成像模块、烟气监测模块以及视频采集模块，分别用于采集试验过程环境温度、有毒物质以及试验图像。本发明能够精准研究不同火源位置、火源功率、环境风速下索承桥梁空间温度场分布特征，为确定真实火灾下索承桥梁最不利火灾场景及火灾设防策略提供技术支撑。