Изобретение относится к области химии, а именно к способам переработки нефти и нефтепродуктов, газового конденсата, некондиционных нефте - и маслоотходов. Изобретение касается способа переработки углеводородного сырья в многостадийном двухфазном потоке для получения моторных топлив, включающего подготовку сырья, ультразвуковую обработку, реакционную обработку, выделение целевых продуктов. В поток подготовленного сырья вводят компримированный углеводородный газ, производят гидравлическую трансзвуковую кавитационную обработку смеси с образованием двухфазной смеси (ДФС), причем ДФС циркулирует через гидравлическое трансзвуковое кавитационное устройство путем ввода ее в поток подготовленного сырья при соотношении сырье:ДФС 1:(3-8), а перед ультразвуковой обработкой дополнительно нагревают ДФС; реакционную обработку осуществляют в реакторе гидрокрекингового риформинга, куда одновременно с ДФС вводят парогазовую смесь при температуре 300-320°С. Технический результат - повышение эффективности переработки углеводородного сырья, повышение ее глубины и увеличение выхода конечного продукта - моторных топлив. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.