本发明涉及海洋取样设备，具体地说是一种高通量深海海水采样及分级过滤系统，包括安装架及分别安装在安装架上的过滤装置、固定夹、流量计、控制与电源装置和集成深海泵，过滤装置包括上盖、导流机构、拉紧机构、底托和多级滤膜及支撑网，导流机构和多级滤膜及支撑网位于上盖与底托之间，通过拉紧机构连接成一密闭的腔体，上盖上设有与集成深海泵出水口相连通的进水口，底托上设有与流量计相连通的出水口；控制与电源装置通过水密线缆与集成深海泵连接，过滤装置放置了多层滤膜，以实现分级过滤；集成深海泵能够在深水原位进行工作。本发明可以在深海进行高通量原位分级过滤，具有节省船时、原位获取样品等优点。