本发明公开了用于河工模型试验的悬移质泥沙分层采样器，包括多个单层采样结构、挡板和横杆，所述单层采样结构为中间开设圆柱形采样仓的长方体结构，所述单层采样结构纵向重叠组合连接成多层采样结构，所述带孔板上开设有与采样仓口直径相同的圆形采样孔，且所述挡板的采样孔数量比采样仓少一个，前后挡板上端通过横杆连接；本发明还公开了一种基于上述分层采样器的采用方法，可一次采样多层悬移质的作用，大大缩短了河工模型试验中悬移质采样的时间。