本发明提供了一种基于废热回收利用的二氧化碳捕集系统，其包括：吸收塔、富液泵、烟气换热器、烟气冷却器、解吸塔、贫富液换热器、解吸气换热器、凝结水换热器以及多级换热器。外部的带有二氧化碳的烟气进入烟气换热器，烟气放热降温然后进入吸收塔，烟气中的二氧化碳与贫液逆流接触，贫液吸收二氧化碳变为富液；富液进入烟气换热器并与外部的带有二氧化碳的烟气进行热交换；然后富液进入贫富液换热器、解吸气换热器进行热交换；之后富液进入凝结水换热器进行热交换；再之后富液进入各级换热器中进行热交换；吸热升温后的富液进入解吸塔中进行解吸，经由解吸塔解吸成贫液和含二氧化碳的产品气；产品气进入各级换热器进行热交换以放热降温。