本发明涉及一种高寒区隧道温度场实验装置，包括列车运动模拟装置、温度调节装置和信息采集及处理装置；所述列车运动模拟装置包括列车驱动装置、列车模型和隧道模型；所述列车模型能够滑动的固定在列车驱动装置上，所述列车驱动装置固定于隧道模型中；所述温度调节装置包括隧道洞口外温度调节装置和隧道内地温调节装置；所述隧道洞口外温度调节装置包括制冷风机、与制冷风机的出风口相连通的冷域环境和与制冷风机的进风口相连通的回收区间；所述隧道内地温调节装置包括恒温水箱、抽水泵和位于隧道模型中的储水空间；所述恒温水箱连通于储水空间的一端，储水空间的另一端连通于抽水泵，所述抽水泵连通于恒温水箱。