本发明属于矿石烧结技术领域，公开了一种分层布料装置及烧结机。分层布料装置包括支架和多条布料棒。其中，支架被配置为跨设在烧结台车的上方。各布料棒均包括布料段，各布料段沿第一方向的垂向间隔设置在支架上，以在各布料段之间形成筛分间隙。各布料段均沿第一方向的反向自支架倾斜向下延伸，且外径逐渐减小。行进的烧结台车的车床先接收各布料段的下端流出的大粒度混合料，然后在不断行进的过程中，继续接收粒度逐渐变小的混合料，从而使铺设在烧结车床上的混合料的粒度从下到上逐渐减小，实现了混合料的无级式分层。