本实用新型提供了一种土壤热脱附系统，包括：热脱附单元、废气处理装置和换热单元。所述热脱附单元包括预热组件和加热回转窑，所述预热组件包括外筒体和内筒体，所述内筒体设置在外筒体内部。在外筒体的侧壁内部设有第一换热空腔和第二换热空腔，且第二换热空腔通过第一导气管与加热回转窑相连通。所述换热单元包括：第一换热器、第二换热器和循环组件。所述废气处理装置的进料口通过第一换热器的第一冷介质通道与第二换热空腔相连通，第二换热器的第二冷介质通道通过循环组件与第一换热空腔相连通。本实用新型所述的一种土壤热脱附系统，能够有效利用介质的余热，从而提高系统的能量利用率。