本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于光电催化降解的养殖废水梯级处理系统及方法。该系统包括：固液分离装置、光电催化分解装置和电容性去离子装置；固液分离装置用于将养殖废水进行固液分离，得到固体废渣和废液；光电催化分解装置用于将废液进行光电催化降解，除去废液中的有机物，光电催化分解装置中阳极为复合光催化剂，阴极为改性活性生物炭，阳极用于在光电催化降解中对废液中的有机物进行催化降解，阴极用于在光电催化降解中提供活性位点；电容性去离子装置用于将从光电催化分解装置中排出的去除有机物的废液进行去除带电粒子处理。利用本发明所述系统可以对高污浊度的养殖废水进行逐级分离，实现更高效节能的污水降解。