本发明公开一种油田作业废液处理系统，包括顺次相连的油水分离单元、超声处理单元、空气氧化单元、静态混合单元和三相分离单元。本发明还提供一种油田作业废液处理方法，井口作业废液带压导出，使作业废液中的油分离出来，分离油后的作业废液加入中和剂后，进行超声波处理，实现残存高分子有机添加剂的断链；向经过超声波处理的作业废液中通入空气，空气中的氧气对作业废液进行氧化，向空气氧化后的作业废液中加入混凝剂和絮凝剂，然后使作业废液充分混合，对混合后的作业废液进行三相分离，分离出原油、污水以及污泥。本发明实现油田作业废液的就地处理就地回注，实现了作业废液的密闭处理，减少了运输过程中的能源消耗及环境污染风险。