本发明公开了一种用于土壤中镉检测的土壤多样本采集设备及其方法，采集设备包括外筒和内筒，内筒内设有花键轴，花键轴一端与钻头连接，另一端穿过外筒顶面，位于内筒的花键轴上套设有套筒，套筒上设有第一分隔片将内筒均分为多组扇形区，扇形区被第二分隔片分隔为采样区和下料区，采样区内有滑块，滑块与内筒底面通过气囊连接，外筒侧壁上有外采样口，位于采样区的内筒侧壁上有内采样口，位于内筒上端与外筒顶面之间的花键轴上设有扫料片，外筒顶面设有电机，电机通过传动齿轮带动花键轴转动，本发明采集设备外筒可隔绝表层土壤，避免表层土壤影响采样，并可通过多组采样区采集不同深度的土壤，并分开输送与储存。