本发明公开了一种污泥、垃圾烘干碳化热解燃烧处理系统及其方法；经过分拣处理，去除水泥碎块，金属，含水量不大于80％的垃圾或污泥进入烘干机，由热解焚烧炉排出的高温尾气进行烘干，烘干后含水量小于25％的垃圾或污泥进入碳化炉进行碳化处理，碳化的气相和固相产物均投入热解炉焚烧，碳化过程所需的热源，由热解炉的部分高温尾气提供，在参入部分常温空气温度降低至碳化炉使用要求的温度后由高温风机驱动进入碳化炉，在燃烧供氧不足的情况下，开通补风管路；本发明使原料中的有害物质提前释放，通过闭环系统进入热解炉分解，能大幅提高有害物质的分解效率，污泥、垃圾焚烧现场环境能够大为改善，碳化的热源由焚烧炉或者锅炉的尾气提供，形成循环。