本实用新型公开了一种基于人工湿地的污水深度处理系统，包括：用于增加污水含氧量的缓冲配水区；用于去除污水中氨氮、总磷的复合潜流区；缓冲配水区的出水口与复合潜流区的进水口连接；用于在厌氧环境中进行反硝化处理，进行总氮去除的深度处理区；复合潜流区的出水口与深度处理区的进水口连接；用于氨氮再次去除，及碳源处理的表流景观区；深度处理区的出水口与表流景观区的进水口连接，表流景观区的出水口排出达标水。本实用新型利用挺水植物修复富营养化水体，具有氮、磷富集能力强、效率高、不产生二次污染、美化景观等优点，使得污水处理系统运行稳定，操作简单，管理方便，处理效果好，运行成本低。