本发明提供了一种污泥深度脱水系统及方法，属于污泥处置技术领域。所述污泥深度脱水系统，包括依次连通的污泥浓缩机房、污泥调理池、污泥脱水机房、污泥焚烧炉以及飞灰储仓，其中，所述飞灰储仓与所述污泥调理池连通。在采用上述污泥深度脱水系统所进行的污泥深度脱水方法中，将焚烧飞灰作为污泥化学调理助剂循环投入到污泥调理池中，以此减少污泥化学调理药剂的投加量，同时又充分利用了焚烧飞灰的有效成分，避免了污泥焚烧飞灰的排放对环境和公众健康所产生的危害，实现了污泥焚烧飞灰的资源化利用，降低了污泥处理过程对外部环境的污染。