本发明公开了一种修复铅镉污染土壤的MnOx生物炭阴极生物电化学系统与应用，包括阳极和MnOx改性生物炭阴极，所述MnOx改性生物炭阴极和所述阳极相对设置在重金属污染土壤内，所述MnOx改性生物炭阴极和所述阳极在重金属污染土壤外部形成闭合电流通路，所述电流通路上设置外接电阻。本发明生物电化学系统的阴极采用高反应动力学常数的Pb2+、Cd2+电子受体代替氧作为直接电子受体，借助生物炭扩大阴极面积，增加生物电化学系统内部电场强度，从而促进土壤重金属的有效修复。系统自身产生的电子流及电场为源动力，驱动重金属的迁移、转化和集中去除，实现产电直接贡献于重金属去除，不需要外部能量输入，同时对铅污染、镉污染以及铅镉复合污染土壤有良好的修复效果。