一种气体静压轴承微间隙气膜流场观测装置，包括气源系统、轴承系统和激光观测系统，气源系统包括用于产生高压气体的压缩机、用于产生示踪粒子的示踪粒子发生器、以及用于形成高压示踪粒子混合气体的示踪粒子箱；示踪粒子箱的出气端通过气压传感器与轴承系统连接；轴承系统包括呈水平上下设置的轴承止推板和轴承承载面，轴承止推板和轴承承载面之间形成轴承气膜间隙；激光观测系统包括光路互相垂直的第一光束组和第二光束组，第一光束组、轴承气膜间隙、滤光凹透镜、显微物镜、高速摄像机依次同轴设置。本发明采用小孔成像原理，将轴承气膜间隙出口边界当作成像的小孔，利用滤光凹透镜将光路变成平行光进行流场观测。