本发明公开了一种低温流体毛细输运性能的可视化实验装置，涉及推进剂管理技术领域，包括真空腔、补液腔、实验腔、低温可视化模块、充注排放模块和数据采集系统；其中，真空腔内部设置有补液腔和实验腔，用以降低可视化实验装置漏热；补液腔外置于实验腔，保证实验腔内气液两相的温度均匀性；实验腔和充注排放模块连接，内部充有液氮和高压气体；低温可视化模块实现捕捉和记录实验腔内部纯液输运过程或气液两相分离失效过程中的图像；充注排放模块用于向实验腔内充注液氮和高压气体，并驱动液氮流出；数据采集系统用于监测和记录实验数据。本发明可实现低温流体系统相分离性能和液体输运性能的研究，拆装方便，充注率可控，输运效果可视。