本发明公开了一种天然气制氢和生物质液化组合处理系统及工艺，所述处理系统包括天然气重整制氢单元、合成气比例调节膜分离器、合成气压缩单元、生物质原料预处理单元、生物质液化反应器、二氧化碳分离单元、轻烃提浓膜分离器和轻烃回收单元。还提供一种采用上述处理系统的处理工艺。所述组合处理系统将生物质液化反应单元和天然气重整制氢单元有机结合起来，天然气重整制氢单元可以根据生物质原料的不同随时调整液化所需氢气的性质，而且省去了天然气重整制氢单元中的水煤气变换反应单元和氢气提纯单元，直接将天然气重整制氢单元生成的合成气用于生物质催化液化过程，氢气成本大大降低，氢气利用率高。