本发明公开了一种基于生物质利用和碳循环的高炉炼铁方法、系统及其应用。所述方法包括如下步骤：对高炉煤气进行CO2脱除处理，得到富含CO的脱碳气和富含CO2的解吸气；以所述解吸气作为气化剂，进行生物质气化，产生生物质还原气；所述生物质还原气经CO2脱除处理后，与所述脱碳气混合组成混合气，所述混合气喷吹进入冶金反应炉中作为燃料和/或还原剂使用。本发明通过将生物质利用与碳循环相结合，不仅实现了高炉炼铁系统的可再生能源替代，减少了焦炭、煤粉等化石燃料的使用，还利用生物质将高炉煤气碳捕集得到的CO2进行转化利用，并通过分段式加热保证气化剂CO2的转化率大于85％，最终实现了碳循环，进一步降低了高炉炼铁系统的碳排放。