本发明公开了一种清淤河道底泥的处理系统，包括预处理单元、脱水干化单元和余水回收单元。预处理单元包括依次连接的大型振动筛、振动筛、双螺杆洗砂分砂一体装置、细格栅和沉砂池。脱水干化单元包括固液分离池、污泥调质池和双隔膜压滤机。余水回收单元包括进水口与固液分离池的上清液出口连接的余水接收池，该余水接收池的排水口连接回水管道，该回水管道分别向预处理单元的大型振动筛、振动筛、双螺杆洗砂分砂一体装置、细格栅和轮式洗砂机提供冲洗水；余水接收池的池壁上部设有溢流口，该溢流口通过溢水管与厂区污水池连接。本发明还公开了一种清淤河道底泥的处理方法。本发明实现了对河道底泥的减量化、无害化、稳定化以及资源化处理的目标。