本发明涉及一种复合型深度除湿空气处理系统，包括：溶液除湿装置；溶液再生装置，所述溶液除湿装置与所述溶液再生装置之间形成溶液循环回路；固体吸附转轮，所述固体吸附转轮包括除湿区和再生区；末端显热处理装置；室内回风依次经过所述溶液除湿装置和固体吸附转轮的除湿区进行深度除湿后进入所述末端显热处理装置，所述末端显热处理装置对除湿后的回风进行温度调控后排出至室内；室外新风经过加热后依次经过所述固体吸附转轮的再生区和溶液再生装置后排出。所述复合型深度除湿空气处理系统能够实现深度除湿需求，同时可实现温度湿度独立控制的空调系统以及充分发挥热泵循环系统的高能效比。