本发明公开了将秸秆的组分分离处理的方法和应用。本发明的方法包括以下步骤：(1)将秸秆与酸液反应后，经固液分离，制得纤维素固体和分离液一；所述酸液中的酸包括有机酸中的至少一种；所述酸液中的溶剂为有机溶剂和水的混合溶剂；(2)向分离液一中加入水，经固液分离，得到木质素固体和分离液二；(3)将分离液二浓缩，经固液分离，得到半纤维素固体；从而实现秸秆中半纤维素、纤维素和木质素的分离。本发明的方法简单易行，三素分离率高，并且处理温度低、酸用量低、溶剂易于回收，适用于秸秆的生物质产业化应用。