本发明涉及双层烧结配料系统及方法，属于钢铁原料烧结技术领域，包括两条配料线以分别配制烧结用上料层和下料层，配料线包括沿物料流动方向顺次设置的混匀配矿设施、混合制粒设施和烧结布料设施，上料层和下料层分别采用不同的矿粉、燃料和熔剂配比结构，且上料层的矿粉熔点低于下料层的矿粉熔点，烧结性能优于下料层，上料层的燃料的燃烧热值和用量大于下料层，上料层的熔剂含量低于下料层，以使烧结过程中热量均匀分布和燃料充分燃烧。本发明创造性地采用两条配料线路生产两种成分不同且在烧结过程中能够使热量均匀分布和燃料充分燃烧的烧结料层，实现了铁矿石资源的合理利用，并提高了上下烧结矿质量的均匀性。