本发明公开了一种湿膜除尘冷却除湿一体化装置，包括设备主体；湿膜除尘单元设置于设备主体的回风口，用于去除回风时携带的粉尘并且对回流的热风进行冷却除湿；填料水冷单元设置于设备主体的内部，用于对循环热水进行冷却；多级沉淀水箱设置于填料水冷单元的下方；盛水盘设置于湿膜除尘单元与填料水冷单元的一侧，湿膜除尘单元排出的污水与冷凝器产生的冷凝水进入多级沉淀水箱内，多级沉淀水箱用于向湿膜除尘单元以及填料水冷单元供水。本发明由湿膜除尘单元、填料水冷单元以及多级沉淀水箱等多个功能单元组成，实现可解决烘干系统中的灰尘堵塞问题以及腐蚀问题，解决了行业内的关键痛点，同时整个装置结构简单，集成程度更高，减少占地尺寸与现场工作安装工作量。