本实用新型提供一种催化氧化水处理和生物除臭协同系统，包括吸收单元、臭氧预氧化单元、臭氧催化氧化单元、臭氧发生单元、生物除臭单元；所述吸收单元、臭氧预氧化单元、臭氧催化氧化单元沿废水进水方向依次连通，形成废水处理通路；所述臭氧发生单元、臭氧催化氧化单元、吸收单元、生物除臭单元沿臭氧输送方向依次连通，形成臭气处理通路。本实用新型提供的一种催化氧化水处理和生物除臭协同系统，可广泛应用于处理各类难降解有机废水及嗅味浓度高的废水，使得臭氧利用率达95％以上，废水的COD去除率达90％以上。