本发明属于放射性废物处理技术领域，具体公开一种等离子体高温热解熔融处理放射性废物的系统及方法，系统包括等离子体高温熔融炉，与熔融炉连通的等离子体炬、进料装置、可燃气补充燃烧装置，与燃烧装置连通的空气泵、两级除尘装置，与燃烧装置、两级除尘装置连通的去除氮氧化物装置，与除尘装置连通的换热冷却装置，与换热冷却装置连通的引风机、烟囱；方法：放射性废物进料后等离子体炬对熔融炉内废物加热熔融产生放射性废气体和玻璃熔融固化体，燃烧产生的尾气并进行去除氮氧化物、两级除尘、换热冷却、脱酸除雾降温净化后排放。本发明能够提高放射性废物的热解效率，降低尾气净化处理负荷、提高尾气排放质量，产生稳定的玻璃熔融固化体。