本发明公开了一种多含水层多相流体抽提采样装置及采样方法，包括采样管(1)、反压管(2)、充气固定隔离组件(3)、升降组件(4)、充排气组件(5)和分段井(6)；分段井设在地层中并与含水层(7)连通；采样管通过升降组件降至分段井内含水层位置处，采样管通过充气固定隔离组件固定在分段井内并与分段井连通；反压管的一端设在采样管内，充排气组件与反压管的另一端和充气固定隔离组件连接，充排气组件设置在分段井的外部；采样管为顶部和底部封闭的中空管状结构，且采样管内形成有若干个独立的腔室并分相采集流体。本发明能满足多含水层多相流体原位分离、独立采集与存储需求。