本发明公开了一种直通式蜂窝填料生物膜反应系统，包括反应池，所述反应池内壁的底部固定安装有曝气膜，所述反应池的底部固定连接有曝气管，所述反应池的一侧固定连接有进水管，所述反应池内壁的中部填充有填料，所述填料的主体外形为长方体，平行于长方体轴线方向设有若干均匀分布的蜂窝状孔道，所述填料置于曝气膜的正上方；本发明利用底部曝气装置对填料内部通道进行供氧的同时实现反洗效果，由于填料的直通式孔道结构，气水通过孔道直升对孔道上附着的生物膜进行擦洗并及时把老化的生物膜带出孔道，在运行过程中完成自反洗过程，无需增加额外的反洗设备，经济高效。