本发明公开了一种干蒸汽氢氧催化燃烧系统，包括干蒸汽纯氧预混子系统、混合气布气子系统、催化燃烧子系统和余热利用子系统，干蒸汽纯氧预混子系统用于产生干蒸汽，并与纯氧预混形成干蒸汽纯氧混合气，其出口与混合气布气子系统相连，利用同轴旋流均布结构将氢气与干蒸汽纯氧均布后输送至催化燃烧子系统；混合气在催化燃烧子系统中发生催化反应释放热量，并产生高温烟气；余热利用子系统与高温烟气出口相连，利用烟气热量预热纯氧以及氢气，并将烟气中冷凝水回收。本发明用于氢气在纯氧中催化燃烧，干蒸汽作为热稀释剂能够降低燃料在纯氧中燃烧速率以及调节反应床层温度，极大提高纯氧反应器的安全性。