本发明提供了一种井下半导体制冷装置，包括：基管、下接头、保温箱体、导热块、半导体制冷片、散热块、保温箱盖和上接头；所述下接头和上接头，分别从基管的下端和上端套接在基管上；所述下接头和上接头的延伸部相互搭接；所述保温箱体，套接于基管与下接头或上接头之间；在所述保温箱体的外壁开设有与导热块相匹配的导热通孔；在所述导热通孔处，由外至内依次嵌入有所述导热块、半导体制冷片和散热块；所述半导体制冷片，用于在工作状态下，于内表面形成制冷面，于外表面形成散热面。该制冷装置通过在半导体制冷片上形成内外表面的温度差，使得保温箱体在导热通孔处形成由内至外的导热流，从而实现对保温箱体内部所需温度的实时控制。