提供一种双腔式汽车尾气催化剂涂覆装置，具有机架，机架包括后梁架、前梁架Ⅰ和前梁架Ⅱ，后梁架正前方设有前梁架Ⅰ，前梁架Ⅰ一侧设有前梁架Ⅱ，后梁架前端上部设有上涂覆腔，上涂覆腔通过升降系统与后梁架上部连接，后梁架前端下部设有导轨，导轨上依次设有机械手Ⅰ和机械手Ⅱ，机械手Ⅰ和机械手Ⅱ分别通过行走机构与导轨连接，前梁架Ⅰ上设有与上涂覆腔上下正对的下涂覆腔，前梁架Ⅱ上设有分离腔。本实用新型采用下涂覆腔和分离腔组成的双腔实现对载体的涂覆，克服一个腔内涂覆和吹扫或抽气对刀头造成堵塞引起的涂覆浆液量不足、涂覆不均匀等缺点；并且下涂覆腔和分离腔分别配合机械手Ⅰ和机械手Ⅱ工作，提高生产效率，分离腔采用气液分离结构，便于浆液回收。