本发明公开一种单层腔全重力平衡油气水处理一体化装置，涉及油气水处理设备领域。包括罐体；罐体呈倾斜状，罐体的前端水平高度高于罐体的后端水平高度；罐体前端设有第一分离腔；第一分离腔通过分隔板将第一分离腔的上下部分隔成折返腔和乳油腔；折返腔和乳油腔之间设有溢流口；溢流口上设有溢流板；罐体的后端设有电脱水腔；电脱水腔内设有电脱水装置；乳油腔下方设有加热通道；加热通道与电脱水腔相连通；第一分离腔和电脱水腔之间设有收集腔；收集腔和电脱水腔的上端通过出油口相连通。与现有技术相比本发明的有益效果是：合理布置各腔室的结构分布及功能，并通过全重力控制油水分离流向，实现油气水的一体化集中净化处理。