本发明公开了一种处理废水中高氨氮的多级膜萃取生物综合处理系统及方法，所述多级膜萃取生物综合处理系统包括，预处理器，所述预处理器上设第一进水口通入所述高氨氮废水;pH调节器，所述pH调节器与所述预处理器上第一出水口相连;过滤处理器，所述过滤处理器通过管道与所述pH调节器上第二出水口相连;多级膜萃取器，依次包括一级膜萃取器、二级膜萃取器及三级膜萃取器，所述一级膜萃取器与所述过滤器上第三出水口相连，各级膜萃取器间通过管道相连，且内均设萃取膜，所述萃取膜置向与废水及萃取液流向平行;生物综合处理器，与所述一级膜萃取器、二级膜萃取器及三级膜萃取器分别相连;所述三级膜萃取器的出水口还设有除氨水收集器。