本发明涉及一种基于全膜分离系统的丁二酸分离装置及方法。根据本发明的基于全膜分离系统的丁二酸分离装置，该装置的全膜分离系统包括膜组件(5)，该装置还包括发酵罐(1)和泵(3)，所述的发酵罐(1)、泵(3)和全膜分离系统中的膜组件(5)形成回路，实现了丁二酸发酵和分离的耦合。通过本发明的装置将丁二酸发酵工艺与分离工艺进行耦合，解除了发酵过程中丁二酸的高浓度抑制，有利于获得高浓度的丁二酸发酵液，生产强度得到提高，缩短了丁二酸生产周期，生产效率得到提高。