本实用新型公开了一种船舶复杂油污水处理系统，其预处理柜通过预处理液输送泵通向污泥沉淀柜，污泥沉淀柜则经过沉淀污泥输送泵通至污泥脱水机；预处理柜和污泥沉淀柜上清液及污泥脱水机的挤出废水通过对应的管道连通送至废油水柜，加药桶经过加药泵通向所述预处理柜，臭氧发生器的臭氧输出口分别通向预处理柜和污泥沉淀柜，废油水柜通向油水分离器，该油水分离器的分离水经抽吸泵输送至滤料过滤器，滤料过滤器的过滤水出口经过滤水排放阀Ⅱ通向膜处理器，膜处理器的净水排出口与净水排放阀相连通。该处理系统能有效分离油污水中的油泥等固态物，且油水分离净化效果好；特别适用于含有油类及清洗剂等复杂组份油污水的净化处理。