本发明公开了一种冷却塔节水深度消雾系统，包括冷却塔、循环水预冷系统和塔底水池，冷却塔内由下至上依次设有循环水冷却区域、湿热空气冷凝区域和塔内混合空气加热区域，循环水冷却区域处设有循环水进水管、喷淋装置、填料部和收水器；湿热空气冷凝区域处设有冷凝换热装置；塔内混合空气加热区域处设有加热装置；循环水预冷系统包括循环水换热器。本发明通过循环水预冷系统实现了减小冷却塔热负荷的作用，又通过冷凝换热装置实现了节水消雾目的，通过在冷凝换热装置后加入加热装置实现了深度消雾的目的，又通过将循环水预冷系统与加热装置耦合设计实现了节能目的。