本发明提供了一种油水分离方法，包括以下步骤：将含油废水预处理，得到上层油脂、中层乳化层和下层水层；将所述乳化层和水层经滤料的过滤和聚结处理，得到聚结后分散油和水的混合溶液；将聚结后分散油和水的混合溶液经过粗粒化聚结板处理，得到上层油脂和下层水层。本发明采用过滤后自然沉降预处理方法，是利用过滤去除大颗粒固体杂质后，再利用重力沉降即油和水的比重差的原理，使得废水中的大部分悬浮油在短时间内分离。进一步的，本发明采用滤料和粗粒化聚结板将含油废水中的小油珠不断地碰撞、附着、变大，最后形成直径更大的油珠上浮分离，使得分离率高。本发明提供的油水分离方法工艺简单、能耗低且成本低。