本申请公开了一种超高温瞬时灭菌系统，包括设置于超高温回流管上第一阀门后的换向阀和缓冲管、设置于平衡缸与物料泵之间的第一控制蝶阀、设置于缓冲管与物料泵之间的第二蝶阀及与用于蒸汽流通的第二阀门连接的超高温杀菌预热设备。一方面，在第一阀门后增设了换向阀和缓冲管，在平衡泵附近处增设了第一控制蝶阀和第二控制蝶阀，在升温杀菌时，通过控制相关阀门动作，将超高温平衡缸与系统断开，可减少蒸汽和冷却水的使用量。另一方面，用于蒸汽流通的第二阀门直接与超高温杀菌预热设备连接，即将原先的蒸汽换热器和热水循环泵去除，将二次间接加热改为一次间接加热，降低了升温时的蒸汽消耗量，缩短了设备升温时间。进而避免了能源浪费的问题。