本发明公开了一种余热利用海水淡化系统，包括多级闪蒸海水淡化装置，及与多级闪蒸海水淡化装置连接的余热利用机构；所述余热利用机构由采用柴油机尾部排放的废气余热作为热源的烟气余热利用单元和采用柴油发动机缸套冷却水的余热作为热源的热水余热利用单元组成；与首端闪蒸室的冷凝器相连的所述海水管及所述预热管路上分别安装有进液三通阀和出液三通阀；本发明的余热利用海水淡化系统，利用采用柴油机尾部排放的废气余热和柴油发动机缸套冷却水余热共同为多级闪蒸海水淡化装置提供供热支持，节能环保，降低海水淡化的能源消耗。