本发明属于煤粉燃烧与排放性能控制领域，并具体公开了一种无焰分级富氧低NOx燃烧方法及系统。所述方法为：将参与循环的烟气分为三路，分别通过一次风管道、二次风管道和三次风管道将其携带的预设质量的燃料通入炉膛内燃烧，一次风管道、二次风管道的出气口位于主燃烧区，三次风管道的出气口位于再燃烧区，控制各次风中氧气的注入量以及质量流量，以控制主燃烧区和再燃烧区的过氧系数范围和流动特性，实现燃料分级富氧燃烧模式、燃料-氧双向分级富氧燃烧模式和无焰富氧燃烧模式。所述系统包括锅炉、烟气预处理模块、烟囱、一次风管道、二次风管道和三次风管道。本发明可达到稳定高效的低NOx排放，并能改善煤粉的着火特性，促进煤粉再燃。