本发明提供了一种铁矿石烧结烟气多污染物协同处理装置，包括烧结台车，烧结台车上设置有总风罩，总风罩与烧结台车围成布气空间并沿从烧结台车的头部到尾部依次形成第一区域、第二区域、第三区域、第四区域，烧结台车尾部连接破碎机构进口，破碎机构出口形成第五区域，第一区域连接第一处理机构，第二区域通过第二处理机构连接第四区域，第三区域通过第三处理机构与第一处理机构连接，第四区域通过第四处理机构连接布气空间，第五区域连接第一处理机构末端，本发明根据烧结台车风管中烟气的特征，在保证烧结料质量和产量的前提下实现多污染物协同分类处理和余热分级利用，节省了能耗。本发明将有助于钢铁烧结业的低碳发展，实现碳减排目标。