本实用新型公开了一种双层过滤水箱，包括水箱主体，水箱主体内分隔为第一、第二、第三过滤腔，第一、第二、第三过滤腔内放置有物理或者生物过滤料，水箱主体内部上方安装有过滤水槽，过滤水槽的输出端设置有导流斜板，过滤水槽上设置有用于放置过滤棉的第一、第二过滤框，第一、第二过滤框上方设置有出水管，水箱主体上设置有与该出水管连接的进水接头以及与水泵连接的出水接头。这种双层过滤水箱采用放置过滤棉的第一、第二过滤框以及放置有物理或者生物过滤料的第一、第二、第三过滤腔对鱼缸内的水进行分级过滤，可以有效过滤小颗粒杂质和微生物，能提高回水过滤处理效率，增加水中氧气，维持水质干净，使用更方便。