本发明提供一种摩擦表面防高温氧化的试验及观察装置，能够在真空环境下进行高温摩擦试验及在线实时观察，保证摩擦副在高温环境中不被氧化。该装置包括：加温系统、试样抓取系统、加载系统、真空系统、冷却系统和观测系统；试样包括固定在压力加载单元端部的上试样和固定在试验台上的下试样；试样台与转动加载单元之间通过自动锁紧机构相连，加温系统用于试样所在摩擦环境温度的控制；真空系统用于使摩擦试验及观测均在真空环境中进行；试样抓取系统用于在真空室内对试样台进行抓取和移动，以便观测系统观测；冷却系统用于真空室的冷却，同时减少加温系统对外的散热；观测系统用于从真空室外部对处于真空室内部的下试样的表面形貌进行观测。