本实用新型涉及散热器领域的一种内置膨胀水箱式兆瓦级内燃机发电机组散热器，包括散热器本体，所述散热器本体包括支撑侧板、高温散热芯体总成、低温散热芯体总成、膨胀水箱、导风罩、风扇护罩和传动风扇组件；所述低温芯体总成包括进水室、低温散热芯体、下部中间水室和出水室；所述高温芯体总成包括上水室、高温散热芯体和下水室；所述高温芯体上水室通过水室隔板内置膨胀水箱，在上水室的膨胀水箱和下水室之间设置回流管；内燃机一泵双循环工作，分别与高、低温散热芯体下、出水室连接；膨胀水箱吸收和补偿发动机冷却系统工作时冷却液和水气，辅助发动机冷却系统完成发动机散热，保证发动机正常工作。