本发明公开了一种具有空气预热功能的船用大功率柴油机冷却水系统，包括循环泵、进气中冷换热器、截止阀、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ和三通阀Ⅲ，缸套冷却水的进水管路分成以下三路：一路依次通过截止阀、中冷换热器与三通阀Ⅱ相连，三通阀Ⅱ第三端与三通阀Ⅲ第三端相连后与冷却水出水管相通。另一路通过循环泵与缸套相连，还有一路与三通阀Ⅲ相连。本发明不光可以对柴油机进气进行冷却，还不需要增设电加热装置就能对柴油机进气进行加热，从而使大功率船用柴油机进气的温度扩展到低于－10℃，节能效果显著，大大降低了远洋船舶在极地等低温航行区域航行的运输成本。