本发明公开了一种太阳能毛细管温度梯度箱，涉及太阳能集热技术领域。包括太阳能集热器、控温水箱、低温水箱、试验箱和控制器，所述的控温水箱内设置有升温盘管和降温盘管。试验箱包括保温桶体和上盖，所述的保温桶体内由外到内依次同轴设置有环壁式毛细管换热器和金属内筒，环壁式毛细管换热器包括上环管、下环管和用于连通所述上环管和下环管的毛细管，上、下环管上分别设置有出水管和进水管。太阳能集热器与升温盘管相连形成第一循环回路；低温水箱与降温盘管形成第四循环回路，控温水箱与环壁式毛细管换热器相连形成了第三循环回路。通过利用环壁式毛细管换热器换热，具有换热面积大，换热温差小的特点，能够实现箱内的快速变温和均匀分布。