本发明公开了一步法热解硝酸盐循环制备多元金属氧化物的方法及系统。所述方法包括：提供硝酸盐混合溶液，将其进行喷雾热解处理，形成包含金属氧化物混合物的第一烟气；将该第一烟气进行除尘处理，分离获得多元金属氧化物混合物和第二烟气；将第二烟气与硝酸盐混合溶液充分接触，进行急冷浓缩处理，回收热量，浓缩硝酸盐溶液；并将回收热量后的烟气进行冷凝处理，之后经过硝酸吸收设备进行回收获得硝酸。本发明还公开了一种短流程制备多元正极材料的方法。本发明的制备工艺具有流程短、效率高、节能环保、无废渣废液排放、能实现热能、硝酸等充分回收利用等优点，且产物的产率高、质量好，能用于大规模制备锂电池等的正极多元材料。