本发明属于生态与环境保护领域，涉及一种村镇重污染河水原位生物强化处理方法。该方法是将重度污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、人工造流段和湿地布置段4个连续区段作为污水处理单元，污水首先进入净水膜过滤段，自流至生物栅过滤段，然后对整个重度污染河段投放生物底质改良剂对其进行底质改良，污水再流入人工造流段，进入湿地布置段，之后再投放螺、蚬、巨牡蛎对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养。本发明以河段作为处理的载体，合理搭配微纳米气泡复氧、高效净水膜与生物栅过滤、河道底质改性、人工造流、浮岛式湿地、底栖动物控养组合技术，持续改善水质，同时实现水生态系统的良性循环。