本发明提供一种微型三维有效应力盒，该应力盒的骨架为上中下的结构形式，中部结构为八个正方形围合组成的八棱柱形式，上部和下部结构均为由五个正方形与四个等边三角形组成的形式，上部结构与下部结构关于中部结构对称；倾角传感器设置于骨架内壁任意面上，将承压膜片分别布置于骨架的各带圆形孔的表面，并在承压膜片与骨架结合后形成的圆形面内壁粘贴应变片；通过数据导线将应变片导线及倾角传感器导线经数据导线孔引出后与数据采集仪相连接，形成微型三维有效应力盒。同时提供微型三维有效应力盒的测试方法。有益成果是该装置降低了因装置旋转引起的误差，减少了因测距不等引起的测试误差，精度的提高能够更真实反应土体的受力状态，提升土体施工过程中的安全储备。