本发明公开了一种水泥窑烟气碳捕捉系统，包括水泥窑炉单元、二氧化碳捕捉单元、低温空气分离单元、压缩和净化单元、二氧化碳纯度检测单元、自动控制单元；所述二氧化碳捕捉单元，所述用于捕获二氧化碳，通过管道与所述水泥窑炉单元进行连接，通过碳化和煅烧获得高纯度二氧化碳；所述低温空气分离单元，用于从空气中分离处氧气并和烟气一起送入二氧化碳捕捉单元中；所述压缩和净化单元，用于将分离的混合二氧化碳气体进行净化和压缩；所述二氧化碳纯度检测单元，用于检测二氧化碳纯度；所述自动控制单元，用于控制二氧化碳的捕捉量。本发明优点是：消除水泥窑烟气中的二氧化碳，并对水泥窑烟气中的二氧化碳进行回收，以实现高效利用。