本发明公开了一种一体化饮用水深度处理设备，包括集成为一体的水处理系统、加药系统和控制系统，水处理系统与所述加药系统一起实现饮用水的深度处理，控制系统用于实现各个部件的连接控制，其中，水处理系统包括系统主管道，系统主管道的两端分别为与供水管道法兰连接的进水口以及与用水管道法兰连接的出水口，系统主管道沿水流动的方向依次设置有精密过滤器、紫外线设备Ⅰ、活性炭过滤器和紫外线设备Ⅱ，所述加药系统用于把臭氧气体和/或过氧化氢加入到水处理系统中，所述控制系统包括控制器。本发明既解决了传统工艺使用氧气源或空气源产生臭氧的供臭氧方式的复杂性，又解决了传统深度处理工艺不够小型化、灵活化、自动化。