本发明公开了一种3D打印后处理多级粒料分离系统，属于3D打印技术领域，包括3D打印模型后处理完成的模型室，还包括吸附室、加压室和回收室；所述吸附室内设有用于吸附尼龙粉的多孔吸附层，顶部设有入料口，底部设有出料口，所述入料口分别通过抽气泵与加压室和模型室连接；所述加压室内存放有铁磁性压力珠；所述回收室位于吸附室下部，入口与出料口连接，侧壁设有回收窗，所述回收室底板带磁性。本发明能够有效分离3D打印后处理程序（吹砂工序）中的吹砂材料玻璃珠和3D打印材料尼龙粉，使玻璃珠回收利用，节约资源。此外，本发明还提供了上述分离系统的分离方法。