本发明涉及利用超临界二氧化碳进行井下周期吞吐采油的方法，包括如下步骤：将超临界CO2注入井底后使其溶解于井内的油水混合液中；将油水混合液注入气液分离器中，将超临界CO2转化为非超临界的CO2，然后将CO2与油水混合液分离，分离出的CO2进入油气混合泵，油水混合液进入油水分离器，将分离出的水回注至地层，分离出的原油进入油气混合泵，以将原油与CO2混合，然后将油气混合泵加压至气举条件，以将混合有CO2的原油举升至地面的油气分离器；将油气分离器中的CO2与原油分离。本发明对环境污染小，采出的水在井下处理后直接回注地层，采出的气体可以循环利用。整个工艺流程方法简单，在过程中损耗较少，适用于油田采油技术。