本发明公开了一种堆叠式样本架自动化供应装置，包括：样本架存储机构，其包括存储仓、升降托盘以及用于驱动所述升降托盘在所述存储仓中沿Z向上下移动的Z驱动机构，所述存储仓通过设置在中部的托举组件分割形成位于所述托举组件下部的进样存储区和位于所述托举组件上部的废料存储区；样本架翻转机构，其包括翻转托盘以及用于驱动所述翻转托盘转动的翻转驱动机构；以及样本架平移机构，其包括拖勾以及用于驱动所述拖勾沿X方向移动的X驱动机构。本发明采用竖直方向堆叠的方式进行样本架存储，占地小、空间利用率高，通过机械结构的托举组件将存储仓分割为进样存储区和废料存储区，实现样本架的分开存储，简单可靠。