本发明公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，包括依次连接的尾气进口管、汽化单元、反应单元、换热单元以及尾气出口管，所述换热单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该换热单元内设有尾气流动通道、重整气流动通道以及液态碳氢化合物燃料流动通道；所述汽化单元包括外筒以及封堵在外筒两端的上端板和下端板，该汽化单元内设有液态碳氢化合物燃料输送管、碳氢化合物燃料流动通道以及尾气流动通道；所述反应单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该反应单元内设有反应腔、液态碳氢化合物燃料输送管以及尾气流动通道。本发明具提高汽车燃油利用率的优点。