本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种热膜耦合海水淡化系统，用于减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。本发明公开了一种热膜耦合海水淡化系统，包括：海水预处理单元，与海水预处理单元出水口连通的反渗透单元，与反渗透单元浓海水出水口连通的低温多效单元，其中，低温多效单元的蒸汽进汽管路上设置有汽轮机，且所述汽轮机与反渗透单元的高压泵轴联。在本发明中，利用蒸汽膨胀做功带动高压泵工作，提供蒸汽热能的利用率，减少高压泵消耗的电能，从而减少热膜耦合海水淡化系统的能耗。