本发明公开了一种微尺度液冷器散热性能测试系统及其测试方法。本发明的微尺度液冷器散热性能测试系统包括：微尺度液冷器、发热器件、测温系统、冷却液循环机、计量泵和分流器。本发明一方面利用微流体分流控制技术的高可靠性、准确性和高精度，通过冷却液循环机、计量泵和分流器，一步步地精确控制冷却液的温度、流量和压力，实现对低流量或极低流量冷却液的精确控制；另一方面利用先进的红外热成像技术实时监测发热器件的表面温度场，实现微尺度器件的工作温度场的可视化观测。本发明极大地提高微尺度液冷器的散热性能测量的准确性、精确性和可靠性，特别适合于航空航天、信息通信、交通医疗、自动控制、消费电子等微尺度液冷器的散热性能测试。