一种考虑土壤厚度分布和基岩渗透差异性的径流收集装置及方法，该装置包括土槽、土槽隔板、径流收集槽、底板、土槽底座，土槽隔板将土槽分为两个小土槽，分别为透水小土槽和不透水小土槽；径流收集槽用于收集地表径流和壤中流；底板分为透水支撑板和不透水支撑板，分别位于两个小土槽内以实现不同基岩渗透性设计，支撑板下设有可调整放置方向的支撑架，可实现土槽内不同的土壤厚度分布设计；土槽底座位于土槽下方，用于支撑土槽，并可使土槽移动和进行不同坡度调整。本发明可利用连续人工降雨试验实现对不同土壤厚度分布、不同基岩渗透性条件下的径流过程收集，更准确地模拟和分析典型山区坡面不同下垫面形态条件下的连续降雨径流产流过程。