本实用新型提供了一种臭氧分流氧化的烟气处理系统，所述的烟气处理系统包括臭氧发生装置和脱硫脱硝装置；所述的脱硫脱硝装置的烟气入口外接相互独立的臭氧混合管路和烟气进气管路，所述的臭氧混合管路上设置有气体混合装置；所述的臭氧发生装置的出口分为相互独立的塔外臭氧混合管路和塔内臭氧混合管路，所述的塔外臭氧混合管路的出口端接入气体混合装置，所述的塔内臭氧混合管路的出口端连接脱硫脱硝装置。本实用新型提供的臭氧分流氧化的烟气处理系统通过将烟气分流，有效地解决了臭氧投加量大、运行费用高的问题，同时通过将臭氧分流实现了气相氧化和液相氧化相结合，增强了烟气中NO的氧化效果。