本发明提供了一种吡咯烷酮氧化反应装置及方法。该吡咯烷酮氧化反应装置包括：连续膜干燥设备，具有进料口和物料出口；连续化反应设备，具有物料进口和产物出口，物料进口和物料出口通过氧化剂输送管路相连。采用连续膜干燥设备对氧化剂进行干燥，然后将干燥后的氧化剂通过氧化剂输送管路输送至连续化反应设备中直接进行氧化反应。由于连续膜干燥设备可以连续地对氧化剂进行干燥，因此不受分批次干燥的限制，提高了干燥效率。将连续膜干燥技术与连续反应技术连用，避免被干燥物料例如过氧化物暂存/转移时带来的风险，连续干燥后直接用于反应，同时大大缩短反应时间；设备操作简便，连续进料连续出产品，工作劳动强度低，安全性高。