本发明公开了一种移动式污染源溯源监测设备及其溯源方法，包括船体，船体上设有水质监测系统、视频监控系统、动力系统和控制系统；所述水质监测系统包括水源采样设备、传感器、控制组件和信号接收器；具体的溯源方法步骤如下：S1：建立溯源的路线和具体的采样点位；S2：按路线进行水质监测和重要点位采集水样；S3：水质数据分析，形成变化曲线，找到超标或异常点位；S4：根据超标或异常点位信息定位污染源。本发明不仅提高了监测效率，同时实现了更小时间跨度的水质实时监测，在空间上也实现了在河流的任意位置进行采样监测，可通过数据的分析准确定位污染的来源。