本发明公开一种城市污水二级生化出水深度处理及回用的方法，包括如下处理步骤：（1）石灰软化处理；（2）混凝沉淀处理；（3）氧化处理；（4）过滤处理；（5）超滤及反渗透处理；其中，步骤（3）所述的氧化处理以臭氧为氧化剂，氧化反应器内设置吸附剂床层。该方法操作过程简单、流程短、处理费用低，适用于处理COD、色度及盐含量较高的城市污水处理厂出水，达到污水资源化利用和工业节水目的，符合循环经济和清洁生产等的要求。