本申请公开了一种分布式地电场观测装置，包括：多个相对电位测量模块，和与所述相对电位测量模块通讯连接的数据处理模块。通过相对电位测量模块测量各个观测点位相对于统一参考基准的电位差，并将测量得到的电位差数据及测量时间、位置，以自组网的方式发送至数据处理模块。数据处理模块将任意两个相对电位测量模块发送的电位差数据相减后，除以两个相对电位测量模块的距离，得到对应的两个相对电位测量模块之间的电场强度。本申请提供的分布式地电场观测装置功耗低，且具有无线传输功能，在组网后可以实现网内任意两点间的地电场强度计算。避免了长距离电缆传输对地电场信号衰减的缺陷，提高了对地电场测量的准确性,实现多极距的自由测量。