本发明提供一种真空冷冻研磨装置和方法，装置包括真空腔室、真空发生装置、冷冻腔室、制冷装置、往复运动装置和适配器。冷冻腔室设置在真空腔室内；制冷装置的主机位于真空腔室外部；往复运动装置安装在真空腔室内，往复运动装置的上下往复轴从冷冻腔室底部穿设至冷冻腔室内部。使用时，先通过制冷装置对冷冻腔室的样品进行冷冻，再通过真空发生装置对真空腔室和冷冻腔室内抽取真空，最后往复运动装置带动样品管高频往复移动，完成样品研磨。冷冻和研磨均在冷冻腔室完成，减少冷量损失，抽真空后再研磨，高频往复运动时没有空气的阻碍，降低了噪音，样品冷量损失小，确保样品在研磨前后特性稳定，提升研磨效率，能获得更低细目度的样品。