本发明公开一种全回流负压水精馏分离水氢同位素的性能评价系统及方法，所述系统包括料液恒温油浴部件、精馏分离部件、蒸汽冷凝恒温水浴部件、抽真空部件、水样采集部件和氢同位素测定部件。以不同的水精馏填料为评价对象，在统一的全回流负压试验条件下开展水稳定或放射性氢同位素精馏分离试验，根据试验温度、填料床层高度和稳态时精馏塔塔底及塔顶水样中水氢同位素的含量，由芬斯克方程计算单位高度填料的塔板数，从而定量评价填料的水精馏性能。本发明在统一的试验基准上比较不同填料的水精馏性能，为水氢同位素分离用高效水精馏填料的研制提供了性能评价的方法依据。