本发明公开一种城市管网溢流污水调蓄分质净化系统及方法。所述的系统包括：分流井，所述的分流井通过管道分别连通用于对降雨前期高浓度污水进行处理的化学强化处理单元，用于对降雨中期中浓度污水进行处理的生化处理单元，以及用于对降雨后期污水进行处理的耐污型生态处理单元；在所述的管道上设置有三个受控闸门；一控制装置，控制所述的三个受控闸门在不同的降雨时间段进行自动切换。本发明分时段分水质对溢流污水进行净化，适用于城市溢流污水严重且用地受限的水系水环境治理，兼具水质净化和景观提升功能。