本实用新型公开了一种土壤气分层采样装置，包括一根采气圆管，采气圆管顶端开口，底端通过圆形底板密封；采气圆管中部以上部分通过中间的竖直隔板分隔成两根横截面为半圆形的分管，其中一分管的端部通过半圆形隔板密封；竖直隔板端部固定在半圆形隔板上方；采气圆管在圆形底板上方的端部留有第一采气孔；分管在半圆形隔板上方的端部留有第二采气孔。通过将采样装置送入井道，在不同深度的第一采气孔和第二采气孔周围，分别填充石英砂，并在第一采气孔和第二采气孔之间、以及第二采气孔以上填充膨润土以封闭，从而使得深层的土壤气透过石英砂进入第一采气孔，浅层的土壤气透过石英砂进入第二采气孔，实现不同深度土壤气的分层采样。