本发明涉及高超声速流动控制领域，公开了一种高超声速分离流动控制试验装置及方法，所述装置包括尾支撑、激波边界层干扰模拟装置、弯刀机构；待测模型置于所述喷管和收集器之间的试验区，所述待测模型与尾支撑连接，所述尾支撑设置在弯刀机构的端部，所述激波边界层干扰模拟装置设置在弯刀机构的基座上，所述待测模型表面设置微型涡流发生器，所述测力天平设置在待测模型内部。所述方法包括将待测模型置于自由射流式高超声速风洞中；模拟不同攻角；分别进行第一、第二、第三车次试验；对比不同车次实验获得对比图像和定量气动力数据。本发明解决了高超声速流动中流动分离的发生以及因流动分离带来的气动损失的问题。