本发明提供了一种发动机燃烧室与喷管延伸段的连接系统及其加工方法，包括燃烧室、复合材料喷管延伸段，复合材料喷管延伸段大端插入第一法兰，小端台阶插入第二法兰，第一法兰和第二法兰之间设有安装复合材料喷管延伸段的卡槽，与复合材料喷管延伸段之间采用高温胶密封连接；第一法兰和第二法兰顶端设有第一焊缝，采用高能束流焊接；第一法兰分为两个半环，半环之间设有第二焊缝，用于高能束流焊接；第一法兰外侧顶部设有第三焊缝，用于高能束流焊接第一法兰和燃烧室。本发明实现了燃烧室和喷管延伸段异种材料之间的紧固连接，连接强度高，保证了喷管内部高温燃气可靠密封，密封结构简单，可靠性高，焊缝数量少，焊缝深宽比高。