本实用新型提供一种油污水高效分离设备，包括沉淀箱，沉淀箱的一端设有注水管，另一端设有溢流口，溢流口通过排水管连接至分离箱；注水管的一端设有浊度传感器，注水管上开设有加药口，注水管的侧面还设有与加药口连通的加药装置，注水管内对应加药口的后方设有混流结构；沉淀箱内设有斜板填料，沉淀箱的底部斜向下倾斜至集渣槽，沉淀箱的侧壁设有排渣口；分离箱内设有斜管填料，分离箱的底部设有密度传感器，分离箱的底部还设有延伸至集水箱的导水管以及延伸至集油箱的导油管，导水管上设有水泵，导油管上设有油泵。本实用新型可在节省成本的前提下快速对油污水进行净化、消毒、杀菌、除臭以及油、水分离处理，结构设计简单，实用性强。