本发明公开一种油田采出水处理反应、沉降装置及采出水处理方法，包括反应器和沉降罐，反应器的出水口与沉降罐的进水口连接；反应器为立式全密闭的罐体，反应器内部分为多个独立的反应室，每个反应室的内部由分隔板分隔成两个子反应室，第一反应室下端设有进水管，进水管外侧连接加药管，第二反应室上端设有出水管，两个子反应室通过三通联通，沉降罐为立式常压储罐，分为6个区：缓冲区，沉降区，填料区，净化水区，污水区，污泥区。本发明油田采出水处理反应、沉降装置及采出水处理方法，将反应与沉降分为两个单元，化复杂结构为简单结构，各段设备功能单一，容易实现，方便现场管理和维修，并能使处理后净化水水质连续稳定达标。