本发明属于大气污染控制技术领域，特别涉及一种基于光催化氧化脱硝脱汞及深度脱硫的系统及方法。本发明系统由锅炉、除尘器、脱硫装置、光催化反应器、氨液吸收塔和烟囱顺次相连构成；本发明方法利用纳米二氧化钛催化剂在紫外光照射下产生的强氧化自由基将NO和Hg0氧化成NO2和Hg2+，并将上一级湿法脱硫后剩余的SO2氧化为SO3，通过后续的碱液吸收同时脱除。与SCR法脱硝相比，该方法不需要添加外来的氧化剂或者还原剂，避免了还原剂泄露和设备的腐蚀的问题，并且可以将SO2的脱除效率提高至100％，实现烟气多污染物综合控制及深度脱硫的目的，该光催化氧化方法成本低，反应条件温和、易操作。