本发明公开了一种脉冲电场处理室，包括处理室上模，处理室，上电极，下电极，处理室下模和半导体冷却装置；处理室上模和处理室下模的内部都具有从中心向两端的三级阶梯凹槽结构；处理室上模与处理室下模的中心都设有水道，水道两侧开有半导体冷却装置安装孔；处理室的上下侧边设有开槽，上电极本体和下电极本体从该开槽伸入；多个半导体冷却装置分成两组，分别嵌入处理室上模和处理室下模的半导体冷却装置安装孔中，与上电极本体接触一侧的处理室中设有密封圈。本发明解决了现有脉冲电场处理室直接冷却水冷却方法模块性差、冷却效率低和实时性差等问题，具有脉冲电场处理与温控一体化、使用方便和加热效应控制显著等优点。