本发明提供了一种多层深冷试验仓，包括外筒体、设置在外筒体上表面的试验工件入口、筒体状的试验内仓，试验工件入口与试验内仓相通，外筒体和试验内仓之间设置有中筒体，外筒体、中筒体和试验内仓均同心设置，外筒体与中筒体之间的密闭空间为真空绝热层，中筒体与试验内仓之间的密闭空间为深冷层，外筒体的一端设置有低温介质入口、低温介质出口和惰性气体入口，中筒体内壁设置有低温介质管路，低温介质管路的一端与低温介质入口相连，低温介质管路的另一端与低温介质出口相连，试验内仓的外表面绕设有螺旋型的盘管，盘管的一端与惰性气体入口相连，盘管的另一端与试验内仓相连。本发明能够使试验仓迅速降温，防止低温介质流失，并具有保温作用。