本发明公开了一种含有有机污染物污水的处理系统及处理方法，该系统包括换热蒸发单元、补风单元、混合加热单元、催化氧化单元和气液分离单元；换热蒸发单元中设置有污水管道和气体管道；污水管道对污水进行加热，以使污水形成含有有机物的污水蒸汽；混合加热单元接收污水蒸汽和来自补风单元的补风气体，以使污水蒸汽和补风气体在混合加热单元中形成混合气体；将混合气体加热至预定温度；催化氧化单元接收被加热至预定温度的混合气体；将混合气体按照预定空速进行催化氧化反应以形成高温净化气；气体管道接收高温净化气，并与污水管道中的新进污水进行换热，以使高温净化气冷却；气液分离单元将高温净化气冷却后的产物排出。