本发明提供了一种基于多层级神经网络的医学图像分割系统及方法，属于医学图像处理技术领域，本发明将待分割的原始医学图像输入图像初始化模型进行初始特征的提取，然后将初始特征输入到多层级深度特征提取模型中，提取出图像的多层级深层特征，然后将深层特征输入到多层级分割模型中，同时将多层级深度特征提取模块中的深层特征，通过金字塔池化长连接模型，输入到多层级分割模型中，由多层级分割模型根据图像中逐个像素的分类情况，输出高精度分割后的医学图像，本发明提供的分割方法提升了医学图像深度特征提取效率，并能够提高医学影像分割的精度。