本实用新型公开了一种同步卸污和预处理装置，属于列车污物和污水处理技术领域。该同步卸污和预处理装置，包括用于存放列车上污物的污物箱、用于将污物箱里粗大垃圾分离的第一分离单元、用于处理分离出粗大垃圾后的混合污物，并使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质的第一处理单元、用于将在第一处理单元中生成的固态物质从混合污物中分离出来的第二分离单元，以及用于对从第二分离单元中分离出的固态物质和剩余的液体污水进行处理的后处理单元。本实用新型提供的同步卸污和预处理装置，通过对粗大垃圾、固态污物及液体污水进行分离及处理，延长了装置的使用寿命，降低了后续污物的处理难度，同时实现了固体污染物的资源利用。