本发明公开了一种处理石油烃污染土壤的方法和系统。所述方法包括：获取碳材料，将石油烃污染土壤与所述碳材料混合，获得混合后的土壤；对所述混合后的土壤进行热脱附处理，在进行所述热脱附处理过程中通入载气，其中，所述载气包括包含氧气的混合气体。根据本发明的处理石油烃污染土壤的方法和系统，通过热脱附修复石油烃污染土壤的处理效率更高、修复时间更短，并且在热脱附修复的基础上进行了进一步的强化，进一步降低了热脱附的温度和能耗，缩短了修复时间，尤其适用于难以处理的高浓度石油烃污染和重质石油烃污染土壤。根据本发明的方案处理的石油烃污染土壤，增强了一些土工特性，帮助修复后土壤的二次利用，如耕地用土以及工业用地覆土。