本发明提供了一种燃料烟气多温区利用发电系统，包括了高温烟气换热器、中温烟气换热器和低温烟气换热器顺次连接形成的烟气换热器组，以及对应的热功转换动力循环回路，热功转换动力循环回路包括以高温烟气换热器出口的烟气为热源的布雷顿循环系统，以中温烟气换热器出口的烟气为热源的第一朗肯循环系统、以低温烟气换热器出口的烟气为热源的第二朗肯循环系统，布雷顿循环系统、第一朗肯循环系统及第二朗肯循环系统中的循环介质各不相同。各循环介质在其对应的烟气换热器中与烟气的换热温差均小于100℃，大大减小了高温烟气的不可逆热力学损失，使得烟气的热力学能得到充分合理地利用，提高了发电系统的热效率和效率。