本发明公开了一种敞开式培养含油微生物的方法，包括：（1）培养含油酵母种子液；（2）培养自养微藻种子液；（3）将含油酵母种子液和自养微藻种子液接入内部铺设膜分离装置的敞开式光生物反应器内进行半混合培养，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域，含油酵母在膜分离装置下部区域进行培养，自养微藻在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，上下区域的培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母生长代谢所需的有机碳源。该法具有提高自养微藻和含油酵母细胞收获量，提高无机碳源（CO2）的利用率，提高微生物油脂含量，简化培养装置，提高自养微藻规模化培养效率等优点。