本发明公开了分段式模块化水下机器人，包括依次连接的推进段、俯仰调节舱段、浮力调节舱段、固定电池组舱段及观测舱段；推进段包括推进框架、推进器、电机驱动单元、升降舵、方向舵；俯仰调节舱段包括俯仰舱外壳及其内部设置的移动电池组、俯仰支撑组件以及驱动装置；浮力调节舱段包括浮力外壳、外油囊、活塞式内油囊，外油囊环绕外壳外壁设置，内油囊设置在外壳内腔且外壁与外壳的内腔壁密封滑动连接；外油囊通过调节系统与内油囊连通并调节外油囊和内油囊内的油量；固定电池组舱段包括固定电池组舱段外壳及内部设置的固定电池组、支撑管。本发明可解决现有水下机器人航程短、自持时间短、不具备自主升沉能力的技术问题。