本实用新型公开了一种真空分步加热-元素-同位素富集分析装置,包括高真空分步加热富集分析装置和高温转化元素分析-质谱联线分析装置,所述高真空分步加热装置包括自动进样器、样品转移系统、高温转化系统、四级质谱计、富集纯化系统和真空系统,其中,所述自动进样器用于使样品从大气环境自动进入所述高温转化系统中;所述样品转移系统用于将样品释放出的水和其它挥发份转移到所述富集纯化系统;所述高温转化系统用于分步控制其内部的温度,以将样品中不同形式的水分步释放;所述高温转化系统用于分步控制其内部的温度,以将样品中不同形式的水分步释放;所述富集纯化系统用于纯化样品释放的水,去除其他挥发份杂质。