一种多级自控筛分重金属污染底泥异位治理系统，包括调节池、第一调理池、第二调理池、第三调理池和第三调理池；第一调理池上部设置有振动筛，调节池与振动筛之间连接有输送渣浆泵；振动筛中自上至下设置有三层筛网，每层筛网分别与一套皮带输送机连接；第二调理池的上部设有螺旋洗砂机，螺旋洗砂机与第四套皮带输送机连接，第三调理池和第三调理池的上部均设有水力旋流器，两个水力旋流器各与一套皮带输送机连接，三个调理池中均设置有搅拌机、渣浆泵和粒径分析仪。该系统充分考虑含砂石比例较大的重金属污染底泥的技术实施难度，结合底泥的理化特性、底泥重金属污染物的粒径分布特征和资源化利用途径，进行分类筛选，操作简单，便于实施。