本发明公开了一种利用纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法。该方法包括步骤：（１）将纳米二氧化钛水溶胶与有机污染废水按比例混合均匀，调节ｐＨ值，产生絮凝物，溶液变混浊，离心分离；（２）将预处理过的有机污染废水再次与纳米二氧化钛水溶胶按比例混合均匀，调节ｐＨ值，鼓入空气并保持搅拌，用光源照射；（３）将光催化处理后的废水离心分离。本方法通过絮凝、离心对废水进行预处理，除去水中的不溶性颗粒杂质；再通过光催化方法进行处理，废水中可溶性有机污染物质的降解效果良好，由于纳米二氧化钛胶体光催化剂生产成本低，不需回收，操作工艺大大简化。