本发明公开了一种寒冷矿区回风井余热回收综合利用系统及方法，该装置包括余热回收预热机构和半导体热电转换机构；该方法包括步骤一、回风过滤网的安装；二、回风井内矿井回风的过滤；三、矿井回风余热的回收和进风预热；四、判断进风井内的风流温度是否大于设定的最低温度；五、半导体热电转换机构对蓄电池进行充电；六、半导体热电转换机构对进风加温；七、再次判断进风井内的风流温度是否大于设定的最低温度；八、电辅助加热器对进风加温。本发明能够对回风余热进行回收，同时能够通过回收的余热进行进风预热和温差发电，实现了在加热进风的同时进行发电的能源综合利用，提高了能量的利用率，实现了物尽其用，节约了矿井建设的固有资产。