本发明提供了一种基于视觉定位的铁水取样装置及取样方法，包括载物小车、伸缩机械臂、取样夹断装置、取样器存取装置、弃料槽、取样器和成像系统；伸缩机械臂、取样夹断装置和成像系统安装在载物小车上，取样器存取装置安设在载物小车内，弃料槽装在载物小车侧板外；取样器从取样器存取装置拿出，装夹在伸缩机械臂末端；本装置行至铁水沟处停止，成像系统面朝铁水沟采集其轮廓信息，通过图像处理定位铁水沟中心位置，伸缩机械臂调整姿态将取样器伸入中心位置，取样后本装置行至安全区域，伸缩机械臂将取样器伸入取样夹断装置，铁水试样被切断并掉入取样盒，弃料放至弃料槽。本发明有取样质量好、高效、安全、准确掌握各时段铁水成分的特点。