本发明公开了一种热管型深海应用核反应堆系统，包括：密封的圆筒形的压力容器，从上到下依次设置于压力容器内的主换热器，余热排出换热器，堆芯，以及贯穿主换热器、余热排出换热器、堆芯的高温热管；其中堆芯由反射层、屏蔽层、燃料元件、控制棒及金属基体组成；主换热器通过环形套管与能量转换装置连接，是反应堆中主要的承压容器；余热排出换热器由换热器壁面和包含在内部的高温热管组成，通过海水进口管道和海水出口管道与大海环境相连；多个高温热管设置于堆芯、主换热器和余热排出换热器的内部。本发明具有的优点是结合深海应用环境需求，采用了一体化的布置方案，系统简单结构紧凑，最大限度的减小了放射性物质泄漏的可能性。