本发明公开了一种基于阵列喷雾的高效散热装置，包括受热工件；腔体端盖，与所述受热工件构成封闭雾化腔体，用于安装喷嘴；多个喷嘴，阵列地设置在所述腔体端盖上，用于朝向所述受热工件的受热表面进行喷雾；以及工质压力分配器，用于将换热工质分配至所述多个喷嘴上，使所述多个喷嘴处于均压状态，其中，所述腔体端盖的安装姿态满足所述阵列喷嘴采用向上喷雾的方式，并且所述腔体端盖上设置工质排放孔。本发明可单独使用，亦可与高速旋转等其他结构联用，为大功率微电子机械和芯片、航空航天热控、大功率固体激光冷却、高能粒子加速器靶系统等领域内的散热问题提供有效的散热手段。