本发明提供了一种实现水中卤代有机污染物快速降解的方法及系统，属于环保技术领域。所述系统包括加氢脱卤反应器、高级氧化反应器、氢气供气单元和控制单元等，所述方法包括：1)将钯酸盐通入氢脱卤反应器、高级氧化反应器的主体中，在氢气供气压力条件下将钯还原负载在膜组件表面；2)将含有卤代有机污染物废水通入氢脱卤反应器的第一反应器主体中，在钯催化和氢气供气压力条件下将卤代污染物进行加氢脱卤；3)脱卤后废水流入高级氧化反应器的第二反应器主体中，控制加药罐向第二反应器主体投加过硫酸盐进行高级氧化。本发明对卤代有机污染物降解速率快，去除效率≥99％，出水产物毒性低，同时具有氢气利用率≥99％，过硫酸盐无需额外活化等优势。