本发明提供一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法，包括全自动隔油调节单元、沉淀池、浮油分离器、第一中间水箱、浮油收集罐、管道过滤器、破乳分离处理单元、第二中间水箱、核桃壳过滤器、清水池和废油桶。本发明提供的一种水利水电工程机组含油废水分级处理系统及方法，能够有效处理水利水电工程机组含油废水，针对不同形态的油进行分级处理，将油、悬浮物和计算机视觉结合，实时监测油、泥、水并预警反馈，具有处理效果好、运行稳定、效率高和精准集油的特点。