本发明提供了一种基于壁面微结构的旋转爆震燃烧装置，包括：燃烧室以及与燃烧室连接的点火机构、内壁冷却机构、外壁冷却机构和燃料机构；燃料机构，用于向燃烧室输送可燃燃料；点火机构，用于控制燃烧室内的可燃燃料的点燃；内壁冷却机构，用于在燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对燃烧室内壁进行冷却；外壁冷却机构，用于在燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对燃烧室外壁进行冷却。本发明实施例通过槽道，能够有效提升冷却剂在内侧壁和外侧壁的停留时间，且避免冷却剂被爆震冲击波吹散，能够沿长冷却剂形成冷却层的冷却时间，能够在爆震波扫掠后诱导燃烧室产生局部高温高压电，改善惰性的冷却剂对爆震波传播稳定性造成的影响。