本发明涉及一种钻井液深度分离系统和分离方法，其中系统包括钻井液储罐、循环水罐、管道混合器、超声破乳设备、卧式螺旋离心机、卧式螺旋输送设备、差速分离机、砂滤罐和碳滤罐。分离方法是：将循环水罐中的水送入管道混合器，调节水达到额定排量；开启卧式螺旋离心机达到额定转速；将钻井液由钻井液储罐由少到多逐渐混入管道混合器并进入卧式螺旋离心机；开启超声破乳设备；分离后的固相通过卧式螺旋输送设备进行干燥后送入差速分离机，进行将固相和液相分离。本发明具有设备简单，对钻井液进行随机处理，适应性强；化学药品用量少，不造成二次污染；分离物可重复使用，不造成浪费；分离效率高，能耗低，适于各种场地安装使用。