本发明提供一种废水处理系统及处理方法，包括：依次连接的机械搅拌器、臭氧催化氧化单元、活性炭吸附单元及人工湿地，其中臭氧催化氧化单元包括一个或多个臭氧催化氧化装置，所述活性炭吸附单元包括活性炭吸附反应池及置于所述活性炭吸附反应池内的过滤滤芯，所述人工湿地为潜流式人工湿地，铺有填料层，种植有耐受淡盐水的的沼泽植被。与现有技术相比，本发明提供废水处理系统进行高浓度废水处理时，操作简便，系统维护简单，经济成本低；采用臭氧催化氧化装置可将废水中的大分子有机物质氧化成小分子，便于后续吸收，采用人工湿地进行处理，进一步提高处理效果。