本发明公开了一种双重压缩土样制备装置，包括双重压缩机构和制样桶，制样桶竖向设置且上下贯通，双重压缩机构包括上压实装置和下压实装置，上压实装置包括装设于制样桶上端的上调节杆、上限位件和上压件，上压件活动套设于制样桶内，上限位件处于上压件的上方，上限位件和上压件以可调节两者间距的方式装设于上调节杆上，下压实装置包括下调节杆、下限位件和下压件，下压件紧密套设于制样桶内，下限位件处于下压件的下方，下限位件与下压件以可调节两者间距的方式装设于下调节杆上，下调节杆与液压装置的活塞杆沿轴向固定连接。采用上述结构，能够增加土样的均匀性；本发明还提供了一种双重压缩土样制备装置的制样方法。