本发明公开了一种高效净化和利用雨水的绿色屋顶系统，包括太阳能发电子系统用于存储太阳能，且可以通过太阳光照射实现绿色屋顶的自氧化还原反应；自氧化还原绿色屋顶子系统用于通过氧化还原反应实现雨水的净化；雨水净化回用子系统用于回收净化后的雨水和雨水的二次净化，并为温湿度控制子系统供水；温湿度控制子系统用于控制室内温湿度以及对太阳能发电子系统进行冷却和收纳。本发明太阳能发电板能够收纳和利用雨水冷却，防止长时间暴露导致损坏并提高了发电效率；绿色屋顶的反应区能够将吸收的太阳能转化为化学能，通过氧化还原反应实现雨水中污染物的降解；利用绿色屋顶净化后的雨水能够实现对室内温湿度的控制。