本发明提供了一种超大污水处理池结构及其施工方法，超大污水处理池结构包括池底和池壁；池底整体浇筑成型并原浆收面，池底的顶面边缘一体成型有向上凸起且首尾相接的连接部；池壁浇筑于连接部上，池壁由多个单元连接体依次相连而成，每个单元连接体与池底的相应位置之间均设有止水钢板，相邻单元连接体之间具有变形缝，变形缝内设有第一橡胶止水带；其中，连接部内浇筑有多条分别与各个变形缝上下对齐的第二橡胶止水带，第二橡胶止水带向上伸出连接部并与第一橡胶止水带热熔焊接。本发明提供的超大污水处理池结构及其施工方法，能够提高超大污水处理池的防水性能和外观质量，满足施工过程的节能环保要求。