发明属于地热地球化学勘探领域，更具体地，涉及一种壤中气中稀有气体的浓缩富集装置及浓缩富集方法和应用。浓缩富集装置包括：主体瓶身；瓶口，设置于主体瓶身顶部，以橡胶塞密封，橡胶塞中插入有玻璃长管；三通管件，设置于主体瓶身侧部，与主体瓶身连通；外罐，用于容纳主体瓶身及盛装冷冻液，使主体瓶身浸于冷冻液中；外罐与三通管件连接。本发明针对壤中气中的稀有气体，利用浓缩富集装置可去除干扰、确保收集的气体组份减少散失，降低误差，可以有效地对目标组份进行富集浓缩，从而提高检测精度获得准确的气体组份有效数据。