本实用新型涉及一种高效微纳米臭氧氧化装置，该高效微纳米臭氧氧化装置，包括处理罐，所述处理罐内自下而上依次形成有分布区，所述分布区设有布气组件和布水组件，所述布气组件与处理罐上设有的进气口连通，以向处理罐内输送微纳米气泡，所述布水组件设于布气组件下方，并与所述处理罐上设有的进水口连通；反应区，所述反应区设有催化填料；缓冲区；分离区，对应分离区的处理罐一侧设有回流口，另一侧设有出水口，在出水口处设有溢流堰，对应分离区的处理罐顶部设有排气口，排气口外接尾气破坏器。该高效微纳米臭氧氧化装置，通过四区设置，能够充分利用臭氧，实现臭氧与污水充分反应，不仅提高污水处理效率，且提高臭氧利用率。