本发明公开一种星敏感器热稳定性检测设备，包括真空罐和安装于真空罐内的多个支架，每个支架的正面用于安装星敏感器，支架的正面安装有位于星敏感器侧面的星敏棱镜，支架的背面安装有分光棱镜，分光棱镜侧面安装有反射镜，每个支架均对应设置有位于真空罐外部的多星模拟器、单轴自准直仪和双轴自准直仪，真空罐上设置有多个玻璃窗口，星敏感器通过玻璃窗口与对应的多星模拟器的光轴同轴，星敏棱镜通过玻璃窗口与对应的单轴自准直仪的光轴同轴，分光棱镜通过玻璃窗口与对应的双轴自准直仪的光轴同轴。通过内部设置的多个支架，能够同时进行多个星敏感器的热稳定性检测，降低成本，提高检测效率。本发明还公开一种应用上述设备的检测方法。