一种光催化水处理装置,包括筒体,臭氧罐的一端连接有输气管,输气管的输出端连接有密封顶盖的底面,密封顶盖的底面还安装有若干紫外线灯,筒体的一侧连接有进水管,筒体的另一侧外表面安装有超声波发生器,筒体的内壁上涂有二氧化钛薄膜涂层,筒体的内部悬浮有若干二氧化钛催化剂颗粒,超声波发生器的一端连接有超声波输出探头。本实用新型通过在筒体的内部悬浮有若干二氧化钛催化剂颗粒,将光催化水处理装置中添加有臭氧,并且通过超声波输出探头加入超声波后对催化剂粒子起着即时分散的作用,有效地阻止了体系中催化剂颗粒的团聚,能够提高了净化水效率,使水中的污渍能够更深层次的净化。