本发明公开了一种污泥冻溶脱水处理系统及其处理方法，解决现有技术中污泥脱水效果不佳，且成本较高的问题。本发明包括用于冷却污泥的冷冻室以及与冷冻室连通，并用于加热污泥的溶化室，所述冷冻室内设有用于冷却污泥的蒸发器，所述溶化室内还设有用于加热污泥的热水管，所述冷冻室与溶化室内还设有用于运输污泥的输送带，且该输送带延伸出溶冻室外，且该输送带位于蒸发器和热水管下方；该发明还提供了污泥冻溶脱水处理系统的处理方法。本发明结构简单，价格低廉，操作方便，且污泥脱水效果极佳。