本发明公开了一种样本测试装置、联机测试系统及其样本测试方法，其中，样本测试装置包括：底板以及双平带机构，所述双平带机构包括间隔设置在所述底板上的测试轨道组件以及运输轨道组件，所述运输轨道组件的一端设置有用于传输试管架组件的进架组件，所述测试轨道组件的下方设置有用于所述试管架组件定位的底部挡叉组件。本发明采用双平带机构，通过运输轨道组件与进架组件配合，实现试管架组件的高效、稳定传输，通过测试轨道组件与底部挡叉组件配合工作，实现试管架组件的精确定位，同时，运输轨道组件与测试轨道组件为单独的双向驱动，测试速度快，且测试完成的试管架能够实现复测功能。