本发明公开了一种高效升温厌氧发酵系统及发酵工艺，该系统包含：高效厌氧发生器；双膜集气柜，其设置在高效厌氧发生器的顶部并与该高效厌氧发生器连通；升温曝气预混池；循环管道，其用于连接高效厌氧发生器和升温曝气预混池；搅拌部件，其设置在升温曝气预混池内，且用于对原料进行搅拌；以及沼气锅炉，其与高效厌氧发生器和升温曝气预混池均通过管道连接；在高效厌氧发生器内，其下部设有：固液分离格栅，以及与固液分离格栅的底部连通的排渣管；其上部设有：进料分布器；高效厌氧发生器上设有：沼气出口，该沼气出口与沼气锅炉连通。本发明系统及发酵工艺的能够将沼液进行循环利用，减少沼液排放，工艺简单，且高效生产沼气。