本发明公开了一种鱼类温度偏好测试实验装置，包括主水箱和低温水箱，低温水箱通过输水管路连接至主水箱，主水箱内设有至少一条温度链，其竖直设置，温度链上安装有多个温度传感器，主水箱内还设有摄像系统，主水箱由下至上设有多个加热装置。本发明通过对主水箱内低温水进行分层加热，采用温度链观测水体温度分层效果，以保证水温分层结构模拟的相似性；通过安装在水槽内部的摄像机对鱼类个体或群体在分层水体内的游动过程进行监测记录，结合温度链观测数据，可对鱼类在分层环境中温度选择行为进行观测研究。