本发明公开了一种致密岩石渗透率测试装置及其应用方法，其特征在于包括：夹持器部分，脉冲部分，气体注入部分，温度控制部分，真空部分，计量部分和数据采集处理系统。具体步骤为由气体注入部分为测试系统提供初始压力，脉冲部分为夹持器部分提供脉冲压力，温度控制部分对脉冲部分，计量部分和夹持器部分的温度进行控制，真空部分对系统进行抽真空处理，数据采集处理系统对实验数据进行处理。本发明可同时实现气体去替和研究不同气体对渗透率测量的影响，密封性好，控制压力精确，可减少开关闭合对实验结果的影响，能够简便而精确的测量上下游管道的体积，可在一次实验中多次测量岩芯渗透率，操作简单，测试效率高，应用广泛，所得结果精确直观。