本发明提供了一种油水分离方法，包括以下步骤：将含油废水预处理，得到上层油脂、中层乳化层和水层；取所述乳化层和水层超声处理，得到分散油和水的混合溶液；将分散油经滤料处理，得到聚结后分散油和水的混合溶液；将聚结后分散油和水的混合溶液经过粗粒化聚结板处理，得到上层油脂和下层水层。本发明利用超声波加速含油废水中小油珠并聚，形成大油珠上浮分离。进一步的，本发明采用滤料和粗粒化聚结板将含油废水中的小油珠不断地碰撞、附着、变大，最后形成直径更大的油珠上浮分离，使得分离率高。本发明提供的油水分离方法工艺简单、能耗低且成本低。