本发明涉及一种复杂含油废水处理装置，包括废水强化气浮池、臭氧氧化气浮池、改性磁种吸附混凝沉淀池、活性炭吸附池；废水强化气浮池包括集砂区、污泥区、混合区、集水区和集油区；臭氧氧化气浮池从下至上依次为集砂区、污泥区、混合区和分离区；改性磁种吸附混凝沉淀池包括改性磁种添加计量系统和混凝剂添加计量系统；活性炭吸附池的活性炭吸附层设置于池的中部，水从上部流入，下部流出；废水强化气浮池、臭氧氧化气浮池、改性磁种吸附混凝沉淀池和活性炭吸附池上部为圆柱形、下部为圆锥形容器，采用立式竖直放置。本发明结构简单，适于较大水量的污水处理，出水含油量低，运行效率高，具备生化效果和处理复杂含油废水的能力。