本发明涉及一种海面溢油收集器及海面溢油收集方法，该海面溢油收集器包括油水收集存储机构和风帆机构；油水收集存储机构包括：储油罐,储油罐的至少上部罐壁具有沿高度方向周向分布的多个筛孔；可升降挡板机构，用于沿高度方向逐步遮住部分或全部筛孔；储水罐，连接在储油罐的底部，储油罐和储水罐之间形成有多个油水分离通道；油水分离膜，设置在每个油水分离通道内，油水分离膜只允许水分子穿过；风帆机构设置在油水收集存储机构上，用于帮助海面溢油收集器实现在风的作用下完成自动寻找海面溢油的工作。本发明的海面溢油收集器可以在作业船投放后自动探测溢油区域并前往收集，且可在完成收集工作后自动返回，实现了海面溢油的智能化收集。