本发明公开了一种用于生物质焦油高效转化的等离子体催化系统及方法，包括依次连接的高压气瓶、减压阀、流量计、加热炉、等离子体反应器、冷凝装置管道以及集气袋；装有焦油的进样泵将焦油连接入加热炉；反应器的内电极、介质管以及外电极之间设置锥形放电空腔；且放电空腔中放置催化剂颗粒；焦油气体与载气混合均匀后通过进气孔进入锥形放电空腔，形成气体流速梯度变化的流场，催化剂在反应器内循环流动，经过催化及高压放电空腔的处理后的气体通过出气孔流出等离子体反应器；电极上端固定部分连接高压电源的低压极；外电极为金属箔，接高压电源的高压极。本发明利用大气低温等离子体对气态焦油进行处理，实现了对生物质焦油的高效转换。