一种船用外甲板落水舱油污水处理系统及其处理方法，该处理系统包括甲板落水舱、油污水测量装置和油污水处理装置，该甲板落水舱设置有甲板落水进口，该油污水处理装置与该甲板落水舱连接，该油污水测量装置设置在该甲板落水舱内，该油污水处理装置包括中间水处理装置和油水分离装置，该甲板落水舱分隔为油污水舱和排舷外舱，该中间水处理装置包括第一水处理装置和第二水处理装置，该第一水处理装置设置在该油污水舱内，该第二水处理装置设置在该排舷外舱内，该油污水舱与该排舷外舱通过该第一水处理装置连通，该油水分离装置通过管路与该第一水处理装置连通。该处理方法采用上述处理系统对船上外甲板落水予以处理。