本发明属于丁二烯纯化的技术领域，具体涉及一种丁二烯的深度预处理系统及方法。包括串联设置的碱洗罐、第一分层罐、第二分层罐、脱水设施和缓冲罐；所述脱水设施包括并联设置的脱水罐A和脱水罐B，且一开一备使用；所述碱洗罐和缓冲罐为卧式布置；所述第一分层罐、第二分层罐、脱水罐A和脱水罐B均为立式布置；在碱洗罐内进行密度差满液操作，利用原料进料压力，上层丁二烯溢流至第一分层罐；在第一分层罐与第二分层罐之间，第二分层罐与脱水罐A、脱水罐B之间，脱水罐A、脱水罐B与缓冲罐之间都存在高度差，利用高度差满液操作，上层液体溢流作用，丁二烯最终溢流至缓冲罐内。本发明丁二烯深度预处理过程全程控温，安全可靠。