本发明公开了一种水合物可视化开发模拟装置及实验方法，属于石油与天然气开采模拟技术领域，其包括：可视化开发模拟装置主机，具有密闭空间，设置有多个可视窗；压力控制单元，与密闭空间连通；供液单元，与密闭空间连通；传感器单元，包括预埋在岩心底部的多个温度压力传感器；温度控制单元；真空单元，与密闭空间连通；气液分离收集单元，与密闭空间连通；数据及图像采集、存储与处理单元，包括多个与可视窗对应设置的高速摄像机和计算机。本发明解决了现有天然气水合物开发模拟装置存在的无法可视化、间接可视化或可视化装置工作压力低的问题，实现了天然气水合物开发过程的实验者实时观察、图像及数据采集和计算机对数据及图像的关联处理。