本发明提供一种城市污水脱氮除磷的复合处理系统及其处理方法，该复合系统包括污水垂直流人工湿地－除磷膜生物反应器单元—污水水平流人工湿地复合脱氮除磷单元、碳源提高单元、反应池单元、沉淀池和储水池。所述处理方法利用上述复合处理单元可以快速、高效的予以处理，出水氨氮浓度达到国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８～９６）一级排放标准。并且节约垃圾渗滤液处理费和污水厂投加甲醇等碳源成本，易于操作，具有很好的环境效益、经济效益和社会效益。