本发明公开了一种高位收水冷却塔非均匀填料系统，包括位于冷却塔内的填料区，所述的填料区内的填料均采用非均匀布置和分区布置，所述的填料区的分区方式为：以冷却塔的竖向轴线为中心，依次向外分为不同半径的三个环状区域，即A区、B区和C区。所述三个填料区的填料半径的关系为:A区≤B区≤C区。所述三个填料区的填料厚度关系为:A区≥B区＞C区。本发明由于采用高位收水冷却塔各区填料的非均匀布置，可最大限度提高塔内的气水比，充分发挥了塔内填料的冷却性能，提高了冷却塔的冷却效率。