本发明涉及一种地表径流生态净化装置，地表径流生态净化装置包括一个或多个截留净化模块，每个截留净化模块包括径流截留沟模块、旋流分离模块、出水渠模块、生物膜净化模块。本发明充分利用水体沿岸有限空间，利用垂直径流方向的径流截留沟模块，实现小水量可以由径流截留沟模块截留并经净化模块净化处理后排入水体，大水量时可以溢过径流截留沟模块直接排入水体，并具备模块化组合功能，特别适合用于硬化、垂直水体驳岸周边的面源污染削减；本发明可利用密度差异有效去除各类悬浮物，并强化大气复氧能力，有利于提升生物膜净化模块降解效果，防止生物膜净化模块堵塞。更重要的是，该过程完全依靠径流自身水动力即可完成，无需安装任何机械，运行能耗低。