本发明提供了一种重水的制备装置，包括外部储水单元、电解单元、内部储水单元和控制单元；所述电解单元包括电解槽、电解电源、阴极侧气液分离器、阳极侧气液分离器；所述电解单元和所述内部储水单元串联设置有若干级，相邻单元的内部储水单元连接。本申请还提供了利用所述重水的制备装置制备重水的方法。本申请提供了一种重水的制备装置，其由多级电解单元和内部储水单元串联而成，该种电解单元设置方式可实现逐级电解制取重水，即前一级得到的重水富集后提供给下一级电解，使得重水富集的丰度快速上升；进一步的，本申请的电解单元引入了特定的电解槽，其可有效降低电耗。