本实用新型公开了一种RTO蓄热式热氧化装置，包括过滤器、氧化炉、换热箱和换热水管，所述过滤器上连有低浓度废气进管、空气进管和进气总管，所述氧化炉包括燃烧室、第一蓄热室、第二蓄热室，所述进气总管上连有与第一蓄热室连接的第一进气支管和与第二蓄热室连接的第二进气支管，所述燃烧室的侧壁上设有燃烧器，所述第一蓄热室和第二蓄热室内均设有蓄热床，所述第一蓄热室的侧壁上连有第一排气管，第二蓄热室的侧壁上连有第二排气管，所述第一排气管和第二排气管共同连接在一根排气总管上，所述换热水管缠绕在排气总管的外侧后并设于换热箱内，所述换热箱的一侧通过余热废气管与燃烧室连通，换热箱的另一侧通过管路与排气总管连通。