本发明公开了一种表面处理车间废气热能回收利用系统，该系统包括热能回收装置、储能装置和热能转化装置，所述热能回收装置与储能装置之间通过管道连通，并且形成一个热能回收循环回路，所述的热能回收装置安装在表面处理车间的废气管道内，热能回收装置的储能介质吸收废气的热量后进入所述储能装置中，所述的储能装置和热能转化装置通过管道连通，并且形成一个热能转化循环回路，所述热能转化装置安装在待加热室室内，已经吸收热能的储能介质通过管道输送到所述热能转化装置内，在所述热能转化装置内与进入待加热室室内的空气进行热交换，以提高进入待加热室室内的空气的温度。本发明能够达到大风量废气余热回收及再利用的双重效果。