本发明公开一种CO2捕集电解一体化负碳装置，包括：电解模块，包括电解池，电解池包括阴极室和阳极室；阴极循环模块，包括第一输入组件和第一输出组件，第一输入组件适于将吸收液富液输至阴极室进行阴极电解反应，第一输出组件适于将阴极室电解反应产物和吸收液贫液分流输出且往吸收液贫液补入补充液后将其输回CO2吸收塔；阳极循环模块，包括第二输入组件和第二输入组件，第二输入组件适于输入阳极电解液至阳极室进行电解反应，第二输出组件适于将阳极室电解反应产物和反应后电解液分流输出且将反应后电解液输回第二输入组件。本发明能够直接电解吸收液富液获得CO2化学利用产品并实现富液再生，避免CO2解吸和储运过程及相关能量消耗。