本发明涉及一种联动螺旋回程式油砂干馏工艺系统，包括原料干燥单元、热解干馏单元、蓄热旋流热风单元、冷凝分离单元以及尾砂冷却单元，其特征在于：热解干馏单元采用联动螺旋三回程干馏装置，联动螺旋三回程干馏装置由加热箱和设于加热箱中的多组三回程螺旋机组成，三回程螺旋机由首尾相连通且由上至下垂直布置的预热螺旋机、热解螺旋机和干馏螺旋机组成，预热螺旋机和热解螺旋机之间、热解螺旋机和干馏螺旋机之间分别设有热风导流隔板，在加热箱内形成三条首尾相通的上、中、下热风换热通道，加热箱壳体下表面和上表面分别设有进风口和出风口，加热介子高温热风由蓄热旋流热风单元提供。其运行可靠、气、固、液三种产品分离稳定、彻底。