本申请提供了一种地下产氢分离提纯系统，涉及化学提纯及其装置技术领域。该系统包括依次连通的采集单元、气体分离单元、气体净化单元、气体压缩单元和气体储存单元；气体分离单元包括容纳除水溶剂的溶解反应釜与容纳干燥剂的器皿，溶解反应釜与器皿连通设置；气体净化单元包括一级净化单元、二级净化单元和三级净化单元，一级净化单元包括第一气筒，第一气筒内部设置有无机孔膜；二级净化单元包括加热件与反应床；三级净化单元包括第三气筒、温度调节器、质量流量控制器和背压调节器，温度调节器设置在第三气筒上，质量流量控制器与背压调节器与第三气筒连通，第三气筒内部设置有复合渗透膜；该系统能够提高氢气的分离纯度与速度。