本发明公开了一种利用微波和等离子体技术深化处理油泥的装置。本发明采用两段复合结构，分别为微波段和等离子气化段，且微波段上端与进料段相连接，等离子气化段下端与灰渣收集段相连接，微波段的下端与等离子气化段的上端相连接，出气口设置在等离子气化段下方，灰渣收集段上方，利用抽气泵将气体产物抽出；微波段内侧壁设置有微波发生器，用于将油泥中的水分和轻质组分受热蒸发、裂解；等离子气化段的内侧壁上对称设置有等离子体枪，用于将微波段未反应完全的渣和重质组分气化得到更多可燃清洁气体。本发明能有效改善传统油泥处理方法造成的石油资源浪费及二次污染等问题。并且在油泥深化处理的同时减少了能量的损耗。