本发明公开了一种基于双层ARQ结构的数据传输方法，包括：根据上层SDU生成ARQ PDU，其长度不超过当前物理资源能够承载的ARQ PDU的最大长度；将至少一个ARQ PDU封装为HARQ PDU；将HARQ PDU通过物理信道传输。本发明还公开了一种基于双层ARQ结构的数据传输装置。本发明避免了在ARQ PDU中进行串接造成的填充和额外头信息开销，并且避免了在HARQ层分段造成的重传效率低，无论是在成功传输还是在重传的情况下均提高了物理资源的利用率。