一种细粒土固结胀缩及干湿循环一体试验装置，包括用于模拟温湿度风速状况的外圈容器；用于施加侧向压力多腔覆膜结构的环状内圈容器，内圈容器内部形成的开敞区域设置有下透水板；下透水板上方设置有试样，试样顶面从下到上依次设置有上透水板、加压基座及顶盖，顶盖的下端面设置有多个无荷状态位移传感器，加压基座上端面与外部加压机构相连，加压基座上设置有压力传感器和有荷状态位移传感计，外圈容器内壁设置有温湿度风速传感器，试样周围设置有含水率传感器；各类传感器、位移计、摄像头与多通道数据采集仪连接；本发明还公开对应试验方法；更加全面的评价细粒土在不同干湿循环条件下，土体固结性胀缩性的变化；提高试验效率、灵活度、适用性及精确度。