本发明涉及低温测试技术领域，具体地说，是一种低温芯片工作状态的观测装置及观测方法，用于低温芯片工作状态及工作环境的测量，观测装置包括密封窗片、透镜、远红外探测阵列、外壳、平移台和计算机；透镜对被测低温芯片的不同区域进行成像，观测时，透镜和远红外探测阵列安装于外壳上，并通过平移台实现整个观测装置的位置移动，使得在某一位置上，被测低温芯片中某一区域的辐射透过密封窗片后成像于远红外探测阵列上，通过计算机上的控制软件分别记录低温芯片不同区域的远红外图像以及这些图像随时间的变化，从而实现对低温芯片工作状态的观测和分析。本发明提出的观测装置具有体积小、成本低、结构简单、观测速度快、使用方便等优点，特别适合低温芯片工作状态的观测和分析。