本发明公开了一种深度处理含硝酸盐水的方法。该方法包括如下步骤：将含硝酸盐水与碳源进入缺氧池处理，然后进入曝气池处理，之后再经二沉池泥水分离后排出；其中，所述的缺氧池的硝酸盐负荷为0.5～3.0gNO₃-N·L^-1·d^-1，所述的曝气池负荷为0.5～1.0gCOD·L^-1·d^-1。该方法流程简单，投资少，处理效率高，适合处理大规模硝酸盐水，硝酸盐和COD去除率分别达到99％和95％以上，出水SS很低，硝酸盐无检出，COD仅为6mg·L^-1左右，出水清澈、透明。