本实用新型公开一种螺杆式空气压缩系统用的滤芯内置式多级气液分离装置，包括外筒体、内筒、滤芯、上盖和安装固定环，外筒体内部设有内筒，内筒中设有滤芯，外筒体的上端和内筒的上端分别与安装固定环的底面固定连接，安装固定环的顶面设有内凹的圆环面，滤芯的上端带有向外周延伸的安装部，安装部嵌于圆环面上，上盖压紧于滤芯和安装固定环的顶面并与安装固定环锁紧连接；外筒体的侧壁设有油气进口和出油口，上盖设有出气口。本气液分离装置通过将滤芯内置于油分桶中，可有效降低外筒体所需高度，使气液分离装置结构更加紧凑小巧，便于应用在安装空间有限或采用一体化结构的空气压缩系统中。同时，可有效提高气液分离装置的结构稳定性。