本发明公开了一种海上油田开采与超临界二氧化碳封存的同步装置与方法，其中装置包括海上生产平台、油气开采系统和二氧化碳封存系统，油气开采系统包括中套管和采油管；二氧化碳封存系统包括二氧化碳捕集箱、超临界二氧化碳储存罐和超临界二氧化碳封存管，超临界二氧化碳封存管的末端上设置有滤孔，超临界二氧化碳封存管水平设置于海床的盐水层。本发明公开的海上油田开采与超临界二氧化碳封存的同步装置与方法，能够将二氧化碳封存与海上油气开采同步进行，两者相互结合，取长补短，可有效降低二氧化碳封存成本，减少海洋平台的二氧化碳排放，助力海洋油气行业积极探索绿色，低碳的路径和方式。