本发明提供一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。该处理方法至少包括以下步骤：检测核电厂放射性废油的放射性活度浓度；对核电厂放射性废油进行若干次抽滤处理，且最后一次抽滤的过滤精度为1μ；在有氧气氛下采用金属催化剂对核电厂放射性废油进行催化处理，使所述核电厂放射性废油放射性活度浓度降低至0.1Bq/g及以下。本处理方法工艺简单、能耗少，有利于节能减排及保护环境，避免了核电厂中放射性废油的堆积，而且放射性废油各项放射性物质的放射性活度浓度最终降低至0.08Bq/g及以下。