本发明公开了一种船用多效膜蒸馏海水淡化装置，包括原水泵、过滤器、换热器、储液罐及各部件相连通的管路，还包括一个或多个多效膜蒸馏组件单元，所述原水泵出口与过滤器相连接，过滤器出口分两路，一路与多效膜蒸馏组件单元的冷海水进口相连接，另一路与换热器的进水口相连接，换热器的出水口与多效膜蒸馏组件单元热海水进口相连接，多效膜蒸馏组件单元底部的排水口与储液罐相连接，储液罐直接连至用水点。本发明利于船上的发动机余热，能耗低、产水成本低、设备简单、操作便捷。本发明还公开了该装置的海水淡化方法及应用在该淡化装置中的多效膜蒸馏组件。