本发明公开了一种海底深孔钻机及其应用方法,钻机包括相互独立的机架和储管架,机架上安装有底行履带、机械臂、钻进系统和声学系统,储管架用于存放钻杆和/或钻具,机架、底行履带、机械臂、钻进系统和声学系统形成钻机本体。储管架和钻机本体先后下放至海底,钻机本体通过声学系统搜寻储管架位置后底行履带行走至储管架附近,作业过程中机械臂将储管架上的钻杆和/或钻具移运至钻进系统,钻进系统将钻杆和/或钻具连接好后进行钻孔取样工作,同时将收回的钻杆和/或钻具移运至储管架。储管架和钻机本体分别下放至海底,两者的重量和体积都有较大的减小,支持母船的收放机构可支持储管架上放置较多的钻杆和/或钻具,实现大深度深孔的钻探。