本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种含油废水高效处理装置，包括依次连通的调节池、过滤池、破乳池、分离池以及后处理池，所述过滤池的进水端设置有过滤格栅，所述过滤池的出水端设置有过滤单元，所述过滤单元包括若干垂直于水流方向设置的过滤膜组件，所述过滤膜组件与所述过滤池固定连接，所述破乳池内设置有药剂添加口，所述分离池的上部设置有排油口，所述分离池的底部通过连接管件与所述后处理池连通，所述分离池内设置有过滤斜管，所述过滤斜管内填充有粗粒化填料。所述高效含油废水处理装置综合运用多种处理手段有效地提高了含油废水中油分的去除率，适用于含油废水的深度处理，降低后续处理的成本。