本发明提供了一种堆叠式多对晶圆键合装置及键合方法，该键合装置包括键合腔室以及堆叠设置于键合腔室内的多个卡盘组件，每个卡盘组件包括用于装载一对晶圆的卡盘、用于将该对晶圆中间隔开的间隔片以及用于将该对晶圆固定在卡盘上的夹锁，还包括位于键合腔室内的底部控温承重组件以及上部控温施压组件，所述底部控温承重组件位于最下面的卡盘的底部，所述上部控温施压组件位于最上面的卡盘的上方，位于最下面的卡盘上方的各所述卡盘均通过加热丝和控温热电偶与所述底部控温承重组件连接。本发明能够减小晶圆级键合的成本，可以很大程度上提高键合的工作效率，提高生产效率。