本发明公开了一种测量天然气中微量碳同位素和重组分的装置及方法，解决了现有技术中测量天然气成分时，因为碳同位素含量较低不能测量和重组分检测结果不准确、检测过程复杂的技术问题。所述装置包括顺次通过管道连接的气瓶（1）、中间容器（4）、缓冲装置（14）、计量气体流量的流量计（5）和气相色谱仪；其中，所述中间容器（4）的外侧设有调控中间容器（4）温度的控温装置（3）；所述中间容器（4）上连接有维持其内部压力恒定的控压装置；所述中间容器（4）和缓冲装置（14）上均连接有真空泵（8）。本发明避免了冷凝液体在转移过程中的蒸发损失，简化了操作，并且能够更加准确的测定天然气中微量碳同位素及重组分。