本发明公开了一种多隔腔三级分离的天然气高效气液分离器，包括：壳体；壳体上设有天然气入口和天然气出口，壳体内沿天然气的处理方向依次安装有入口分布器、填料组件和旋流组件，入口分布器、填料组件和旋流组件之间通过隔板隔开分别形成独立且相连通的气液分离腔；入口分布器的入口与天然气入口相连通，旋流组件的出口与天然气出口相连通。本发明的分离器采用入口分布器、填料组件和旋流组件构成的三级分离元件，实现对天然气中水、重烃等组分的高效分离；同时，具有处理量大，能在较大的弹性范围(30％‑120％)内达到高分离精度、高分离效率，气液分离过程自动连续，安全可靠，检查、维修方便等优点。