本发明公开了一种处理高油脂含量生物质废物的两相厌氧消化反应器，属于生物质处理技术领域。本发明的两相厌氧消化反应器，主要包括进料桶、高温厌氧消化反应器、中间出料冷却桶、厌氧出泥收集装置和中温厌氧消化反应器，进料桶和高温厌氧消化反应器进料口A之间通过进料管连接，高温厌氧消化反应器通过出料管A连接中间出料冷却桶；中间出料冷却桶和中温厌氧消化反应器的进料口B通过进料管B连接，中温厌氧消化反应器通过出料管B连接厌氧出泥收集装置。本发明可高效处理油脂VS浓度高达70%的生物质废物，且VS去除率可达81%。采用高温-中温两相厌氧消化系统处理高油脂含量的生物质废物，可达到生物质废物向甲烷高效快速转化的目的。