本发明涉及一种光触媒反应器，包括由内至外依次同轴设置的支撑柱、环形隔板和壳体，环形隔板将支撑柱与壳体之间的空间分隔成内环空间和外环空间；壳体一端设有第一烟气入口，另一端设有第一烟气出口；内环空间和外环空间内沿烟气流通方向均设有多层反应层，每层反应层由环形布置的多个光触媒反应单元组成，各所述光触媒反应单元均垂直于烟气流通方向设置。另外还提供一种光触媒反应塔及一种烟气净化系统。本发明提供的光触媒反应器、反应塔及烟气净化系统均能实现同时脱硫脱硝，且光催化效率及反应均匀化程度高，达到较好的脱硫脱硝效果。