本发明公开了一种用于治理重度石油烃污染地块复合系统及方法，包括将污染地块土壤和地下水封闭的污染阻隔系统、位于污染地块内地下水位线下地表集油系统、实现表面活性剂/增强营养液配置和注入的地下注入系统、地下油水抽出系统、地上油水分离系统、地上营养液配置系统以及外加微生物系统。本发明所述的一种用于治理重度石油烃污染地块复合系统及方法，该系统及方法可以阻断石油烃污染源的流动；利用表面活性剂促使石油烃溶于地下水中，通过抽出和油水分离使石油烃进行物理剥离，对污染地块中石油烃进行减量化；通过外加营养源，活化地块中土著石油烃微生物降解菌落对石油烃进行分解；利用外加改性石油烃降解菌落对地块内石油烃进行降解。