本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰资源化方法及系统。所公开的方法包括将飞灰颗粒从炉体上部区域的进料口送进炉内后，飞灰颗粒降至炉内中下部区域被纯氧燃烧器燃烧熔融，熔融过程中产生的烟气上升至温度为500～700℃炉内上部区域后排出；熔融液体下沉至炉内底部区域过程中形成由上至下的液态氯盐层、熔渣层和液态合金层；之后对所述液态氯盐层、熔渣层和液态合金层进行分层回收。所公开的系统主要包括熔融炉，所述熔融炉内由上至下依次设有气相区、固相区、氯盐熔融区、熔渣区和合金熔融区。本发明的方法中热利用率高，烟气排放量小，可降低后续烟气处理系统的设备投资；并且，经本发明处理后，飞灰熔融后形成氯盐、合金、熔渣层，可对各层分进行回收。