本发明公开了一种具有双重稳定火焰机制的先进燃烧室及其燃烧方法，包括引气部、机匣、高能点火电嘴、旋流器、燃气进管、以及燃气喷射模块；机匣从上游至下游依次包含进气部、反应部、主燃部；进气部内设前壁进气通道，主燃部内设后壁进气通道；燃气喷射模块设置燃气进管末端，包含若干周向均匀设置在燃气进管外的喷管。本发明从前壁进气通道供入可燃气/空气的混合气，后壁进气供入空气，通过设计值班级与主燃级的结构与位置使其满足两种工作模态：当主燃级是弱旋流时，采用凹腔值班级的稳焰机制；当主燃级是强旋流时，采用主燃级大尺度旋流稳焰机制。两种模态能够拓宽火焰稳定范围，组织高效稳定的燃烧，降低污染物的排放。