本发明公开了一种基于直膨式太阳能热泵的海水淡化装置，包括直膨式太阳能热泵系统、原料水箱、蓄热水箱、闪蒸罐和主控器；所述直膨式太阳能热泵系统包括太阳能集热蒸发器，太阳能集热蒸发器的出口通过管路依次与第二三通、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、视液镜、节流装置、第一三通、太阳能集热蒸发器的入口连接；第一三通通过管路依次与第一电磁阀、回热蒸发器、冷凝蒸发器、第二电磁阀和第二三通连接。本发明还公开了利用上述直膨式太阳能热泵海水淡化装置进行海水淡化的方法。本发明能充分利用太阳能和环境空气热能；通过回收蒸汽的冷凝潜热、冷凝淡水的显热和排放浓盐水的显热，最大限度的提高能源利用效率。