本发明公开了一种城市生活垃圾热处理‑化学链气化耦合制氢的系统和方法，包括依次连接的预处理单元、热处理单元、化学链气化耦合制氢单元和余热利用单元；本发明方法包括：一、将城市生活垃圾分离破碎成料浆和颗粒；二、料浆经第一热处理反应得到水相、油相和渣相，颗粒经第二热处理反应得到焦油气和半焦；步骤三、水蒸气、油相加热后连同焦油气和半焦粉在氧化态载氧体存在下气化得到粗合成气，还原态载氧体与水蒸气经制氢反应得到粗氢气；四、热量回收。本发明通过设置不同处理单元将城市生活垃圾分类转化为固相、液相和气相原料并进行化学链循环耦合制氢，实现了清洁高效利用；本发明采用载氧体节约成本，使得化学链反应过程持续进行。