本发明涉及盐化工技术领域，尤其涉及并公开了一种基于膜分离的盐湖提锂系统，包括依次连接的除镁系统、除硼系统、碳酸锂制备系统、沉锂母液回用系统，除镁系统包括纳滤除镁单元，除硼系统包括依次连接的反渗透除硼单元、电渗析除硼浓缩单元，碳酸锂制备系统包括依次连接的MVR浓缩单元、沉锂单元，沉锂母液回用系统包括依次连接的吸锂树脂、双极膜电渗析单元。本发明还公开了一种基于膜分离的盐湖提锂方法，包括步骤：1）深度除镁；2）深度除硼；3）制备碳酸锂；4）沉锂母液回用。本发明的一种基于膜分离的盐湖提锂系统与方法，不仅不会产生额外污染，而且节约成本、减少能源消耗，具有产品纯度高、生产成本低，污染程度低的优点。