本发明提供了一种催化床层内分段冷却的费托合成列管式固定床反应器，所述反应器包括上封头、筒体和下封头，所述上封头上设置原料气进口；所述下封头底部设置反应产物出口；所述筒体内设置连续的反应列管以装填催化剂，所述反应列管的上端固定连接于上管板上，下端连接下管板；所述筒体分为两段或两段以上的冷却段，每段冷却段均设置冷却介质入口和冷却介质出口，相邻两段冷却段间设置隔断管板，且第二冷却段的冷却介质温度低于第一冷却段。本发明通过优化冷却介质温度和分段位置，提高换热效果，降低费托合成反应热点温度，有利于床层轴径向温度的均匀分布，避免床层飞温，同时可以增大反应列管管径，减少反应管数量，降低反应压降。