一种城市道路雨水径流生态协同处理装置及方法，所述装置由城市道路雨水径流生态协同处理箱和生物滞留净化单元组成，城市道路雨水径流生态协同处理箱中顺序间隔设置有溢流堰板、筛网隔板二和穿孔隔板，溢流堰板、筛网隔板二和穿孔隔板将箱体内部分成了顺序排列的溢流室、进水室、配水室和生物滞留净化室四个室，所述生物滞留净化单元设置在生物滞留净化室中，包括砾石层、砂滤层、种植土层和植物；本装置及方法可以依次去除雨水径流中不同粒径的漂浮物、颗粒物和溶解性污染物，实现雨水径流中污染物的分级控制，还可以将部分雨水径流储存下来并用于生物滞留单元植物生长需要，达到节水的效果，还可实现城市道路雨水径流水质、水量的多目标控制。