本发明提供一种炼油废水的生化处理方法，利用串联设置的UASB厌氧反应器和SBR好氧反应器，且其中分别设有经培养和驯化的厌氧颗粒污泥和好氧颗粒污泥，所述处理方法包括以下过程：运行UASB和SBR，将待处理炼油废水引入UASB实施厌氧处理，经过所述厌氧处理的废水排出后引入SBR实施好氧处理，其中，所述待处理炼油废水的含油量不高于300mg/L，进入SBR的废水的COD为200‑600mg/L、pH为6.5‑7.5。该处理方法不仅能够避免污泥的流失、节约反应器的占地面积、降低基建投资成本，而且处理后废水的指标能够满足相关行业标准。