本发明公开了一种整体式橡胶囊密封的压气储能内衬洞室,包括压气储能内衬洞室、整体式橡胶囊和排水沟,压气储能内衬洞室开挖在完整性较好的围岩中,整体式橡胶囊设置在压气储能内衬洞室内,排水沟开挖在压气储能内衬洞室的底部,整体式橡胶囊用于压气储能内衬洞室的密封,其充气膨胀时密贴于压气储能内衬洞室的衬砌壁面；充气过程中,整体式橡胶囊紧贴压气储能内衬洞室的衬砌壁面,对压气储能内衬洞室进行密封；放气过程中,整体式橡胶囊与压气储能内衬洞室的衬砌壁面脱离,渗透进入压气储能内衬洞室的地下水则通过排水沟排出洞外。相比于现有的压气储能内衬洞室,本发明压气储能内衬洞室适用范围更广、可行性更好、泄漏率更小、风险和成本更低。