本发明公开了一种颗粒污泥生物膜耦合一体化污水处理方法及其处理装置，是在反应器内装填颗粒污泥、悬浮污泥和填料，在填料上形成生物膜，利用颗粒污泥的高效性，并与悬浮污泥和生物膜耦合；同时在反应器内适当位置提供微氧曝气环境，在反应器内形成厌氧区、缺氧区和好氧区，实现厌氧微环境、缺氧微环境与好氧微环境的耦合；并提供厌氧区部分污泥回流至好氧区，好氧区部分污水回流至厌氧区的双循环，以及好氧区的适量排泥，最终实现污水中COD、N、P等的同步高效去除。