一种基于跨临界二氧化碳热泵的物料干燥装置，包括冷凝塔，跨临界二氧化碳热泵，循环水泵，辅助冷却器，通过辅助冷却器出水管道与辅助冷却器相连接的喷淋器，安装在冷凝塔顶部上的不凝结气体管道，安装在不凝结气体管道上的真空泵，设有物料入口与物料出口并通过干燥高温空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接的带式干燥机，位于跨临界二氧化碳热泵与带式干燥机之间并安装在干燥高温空气管道上的循环风机，通过湿热空气管道与带式干燥机相连接、通过干热空气管道与跨临界二氧化碳热泵相连接、并通过蒸汽管道与冷凝塔相连接的膜分离装置。本发明泵制冷剂友好，收水品质高，无异味排放，高效节能。可广泛应用于物料干燥领域中。