本发明公开大区域介质阻挡放电协同超声与催化的水处理装置，包括气液两相反应单元、超声辐射单元、气体流量调整单元、液体流量调整单元、气液分离单元、水质分析单元、驱动单元，所述气液两相反应单元内部设置有光催化单元，所述气液两相反应单元的上方设置有相连通的阵列式DBD反应器。本发明利用介质阻挡放电在气相中产生等离子体的活性物质注入水处理装置用于降解液相中废水的有机污染物分子，并与超声辐射单元和光催化单元的光催化作用产生协同效应，增强气相放电产生的活性物质处理有机废水。本发明中阵列式介质阻挡放电的结构可以极大地增加放电的区域，提高等离子体的活性物质的产量，并通过级联处理，可以极大地提高处理水的效率。