本发明公开了一种芯片超低温冷却装置及芯片测试系统，涉及芯片测试技术领域，该芯片超低温冷却装置包括液氮泵，被配置为根据控制模块的控制指令启动，以通过第一输液管将液氮罐的液氮注入第一杜瓦；第一输液管，一端设置在液氮泵出口，另一端伸入第一杜瓦内；第一杜瓦，与第二杜瓦通过第二输液管连通；第二杜瓦，不封口，与第一杜瓦通过第二输液管连通，其内设置有承片台，承片台用于承载待测芯片；控制模块，被配置为根据用户需求或者基于接收到的温度信号或液位信号向液氮泵发出控制指令，以控制液氮泵的启停。本发明的芯片测试系统可以实现芯片测试过程中液氮自动填充和几乎恒定的液位高度，保证芯片测试数据的准确性。