本发明涉及一种串联式含下伏游离气水合物储层模拟装置及方法，其包括：反应釜系统，用于模拟含下伏游离气天然水合物储层；供气系统，与所述反应釜系统连接，用于向所述反应釜系统注气；供水系统，与所述反应釜系统连接，用于向所述反应釜系统注水；温控系统，与所述反应釜系统连接，用于控制所述反应釜系统内的温度及压力；数据监测系统，与所述反应釜系统连接，用于监测所述反应釜系统内的状态，并将监测的状态数据传输至所述温控系统。本发明可在开采前对含下伏游离气的天然气水合物储层模拟，以体现实际储层的气相和水合物相分布状态，为评估水合物储层天然气储量及开采经济效益提供数据基础。