本发明提供一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置及方法，该装置包括支架系统、剪切盒、气压室、环境室、变温系统、水平反复剪切系统、垂直加压系统及排水系统、量测系统和控制系统，所述的剪切盒外侧套接有气压室，气压室套接在环境室内，所述的变温系统分别设置在气压室及环境室内；所述的剪切盒设在底座上，所述的剪切盒分为下剪切盒和上剪切盒，水平反复剪切系统贯穿环境室和气压室分别与下剪切盒和上剪切盒连接，上剪切盒的上方设置有垂直加压系统。本发明不仅可以开展不同温度下的非饱和土直剪试验，而且基于水平反复剪切系统，还可实现非饱和土的反复剪切，从而开展不同温度下的非饱和土残余强度的试验研究。