本发明提供了一种原位电催化电极、及其催化反应装置和方法，所述的原位电催化电极包括孔道结构的载体，载体的至少一侧表面依次层叠设置有多孔疏水膜、导电层和催化剂层。所述的催化反应装置包括相互连通的第一反应模块和第二反应模块，第一反应模块内设置有原位电催化电极，第二反应模块内设置有对电极，原位电催化电极与对电极通过导线连接。所述方法包括：电解液在原位电催化电极表面被电解产生活性反应物，通入的原料在催化剂层和电源的作用下，与活性反应物反应生成产物。本发明通过在催化剂层表面原位生成活性反应物，优化催化反应过程中反应物在催化剂表面吸附以及转变为活性反应物的步骤，有效提高催化反应效率。