本发明公开了一种基于布雷顿循环的高超声速飞行器综合热管理系统，涉及飞行器热管理技术领域，该系统包括：设备热载荷、回热器、换热器、冷却通道和发动机；冷却通道设置在发动机的燃烧室的外壁上；设备热载荷的输出端与回热器的第一输入端连接，回热器的第一输出端与换热器的第一输入端连接；冷却通道的输出端与回热器的第二输入端连接，回热器的第二输出端与换热器的第二输入端连接，换热器的第二输出端与冷却通道的输入端连接。本发明采用燃料和二氧化碳作为冷却剂，燃料吸收设备热载荷后与高温二氧化碳换热，升温后的燃料与低温二氧化碳换热。与二氧化碳直接换热相比，燃料作为中间介质，减小了回热器冷热流体温差，避免了回热器的夹点问题。