本发明公开了一种细胞及器官体外3-D培养装置及人工器官培育的方法，涉及微生物学技术领域，该装置包括培养室、3-D运动摇箱，以及分别与培养室连通的条件培养液循环系统和气体交换系统，还包括多自由度运动机构。该方法包括利用细胞及器官体外3-D培养装置模拟人体器官生长发育的动态环境培育人工器官。本发明通过设置3-D运动摇箱较真实的模拟了人体细胞或器官在母体内发育胎儿的生长微环境，提高各种子干细胞在体外3-D培养中生长和分化为功能性细胞的效率，为细胞体外3-D培养提供一个简单、经济、温和、立体、营养全面的生长微环境，实验表明采用本装置进行人体器官体外培育的方法是可行的，可以进行临床推广应用。