本发明涉及一种三泥法硝化及反硝化除磷处理系统及方法，该系统包括：预处理单元、厌氧单元、中沉单元、一级曝气生物硝化单元、缺氧单元、二沉单元与二级曝气生物硝化单元。该方法为：原水经预处理单元沉淀和除油后与回流污泥进入厌氧池厌氧释磷，微生物吸收水中溶解性有机物合成体内PHB。泥水经中沉池沉淀后，上清液进入一级曝气生物硝化单元，出水与中沉池污泥进入缺氧池反硝化脱氮除磷，缺氧池混合液经二沉池分离后，上清液进入二级曝气生物硝化单元进一步处理，污泥一部分回流，一部分以剩余污泥排放。本发明系统占地面积小，基建和运行费用低。对于低碳氮城市污水，系统出水能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准。