本发明提供一种井下注油装置，包括油箱、换向阀、自动注油机构；油箱内设有储油区、储物区，储油区和储物区分隔设置；自动注油机构设置于储物区内，自动注油机构包括气动隔膜泵；储油区通过第二管路与气动隔膜泵连通；第二管路上设置有换向阀，用于向油箱内加油和向井下装置注油的双向选择。本发明在井下注油装置中设置有油箱、换向阀、自动注油机构，通过换向阀、自动注油机构的相互配合，下井前调节换向阀，通过自动注油机构向油箱内加油，下井后调节换向阀，通过自动注油机构向井下装置注油，通过上述设置，不用多次装卸油桶，能够有效减少人员投入，提高井下注油的效率；通过气动隔膜泵的设置能够直接使用井下的气体提供动力。