本发明公开了一种船舶柴油机废气余热回收利用系统及其回收方法，第一废气管道呈三通状结构，且其一端口为废气入口，其余两端口分别与第一废气汇集柜以及第二废气汇集柜的进气口连通；在第一废气汇集柜贯穿设有海水淡化循环回路，且在第二废气汇集柜贯穿设有溴化锂制冷循环回路；第二废气管道呈三通状结构，且其两端口分别与第一废气汇集柜以及第二废气汇集柜的出气口连通，第三端口与集热器的进气端连通，并将废气导入集热器内进行二次降温；集热器的出气端通过第三废气管道与废气净化器的进气端连通，并将废气导入废气净化器内进行净化处理。本发明在净化废气的同时，运用废气余热进行发电来满足自给自足，不用船舶额外供电来保证本系统运行。