本公开提供了一种水样超滤预处理系统，旨在解决现有技术中对超滤装置清洗效果差会导致使用寿命降低的问题。水样超滤预处理系统包括超滤装置、清洗装置和水样采集系统。超滤装置包括沉淀池和超滤膜组；所述清洗装置包括空压机和穿孔曝气管，穿孔曝气管位于沉淀池内且围绕超滤膜组设置，穿孔曝气管与空压机通过清洗管道相连，清洗管道上设有三通阀，三通阀上连接有清水进水管，清水进水管上连接有水泵；样采集系统包括抽样管道和两个并列设置的蠕动泵，所述抽样管道的一端与超滤模组相连，两个蠕动泵均与抽样管道的另一端相连。本实用新型先后通过曝气和清水冲刷对超滤膜组进行两次清洗，清洗效果好，可以延长超滤膜组的使用寿命。