本发明公开了一种抽真空臭氧消毒装置及其消毒方法。其中，抽真空臭氧消毒装置包括第一腔体、第二腔体、臭氧发生装置、臭氧还原装置、第一控制阀、第二控制阀和抽真空装置，臭氧发生装置和臭氧还原装置设置在第一腔体内，第二腔体用于放置待消毒物品，第一控制阀将第一腔体和第二腔体连通，抽真空装置与第二腔体连通，第二控制阀设有第一连接口、第二连接口和第三连接口，第一连接口与抽真空装置连通，第二连接口与第一腔体连通，第三连接口与腔体外空气连通。本发明采用抽真空内循环方式，有利于臭氧分子渗透到衣物纤维内部深层，强化消毒效果。