本实用新型公开了一种城市雨水处理系统，包括与城市雨水收集沟渠相连的植草沟、用于蓄积雨水的蓄水池，在植草沟的旁侧设有排水沟，在植草沟和排水沟之间设有隔离墙，所述植草沟包括底部的砾石过滤层、中部的隔水层和上部的种植层，所述种植层包括若干间隔设置并种有植物的植草桶，相邻的植草桶之间填充有砾石，隔离墙从上至下地设有若干过水孔，蓄水池设置在靠近植草沟端部处，在植草沟下部的砾石过滤层与蓄水池之间设有排水管道，在排水沟的侧壁设有与市政雨水管道相连通的排水口，所述排水口的高度不低于隔离墙的高度。本实用新型可有效地提升雨水处理效率，便于扩大雨水蓄积量，从而避免雨水造成城市内涝，并且方便蓄积雨水的再次利用。