本实用新型涉及一种污染土壤热脱附修复系统及方法，该系统包括进料系统、回转窑系统、燃烧系统、余热回收系统和尾气处理系统。新风在换热器中与二次燃烧室出口的高温烟气换热，部分热空气进入二次燃烧室，剩余部分进入回转窑加热夹套以对污染土壤进行间接加热；回转窑加热夹套排出的空气进入燃烧器，排出的热烟气逆向进入各回转窑以对污染土壤进行直接加热，排出的富含污染物的烟气进入尾气处理系统。本实用新型使用热空气对污染土壤依次进行间接加热和直接加热，提高加热效率，增大污染土壤的处理量和脱附效果；尾气处理系统可有效的去除扬尘和污染物，并且最大程度的避免二噁英等二次污染物的排放，实现了土壤的有效修复。