本发明公开了一种煤沥青球氧化不熔化的多级升温差频振动流化系统,包括多级流化床反应器和控温供气装置;各级流化床反应器依次相连且呈阶梯状分布;每级流化床反应器分别包括壳体、多孔分布板和激振器,壳体上设置有进料口、出料口、进风口和出风口,进料口和出料口分别位于多孔分布板两端,且多孔分布板从进料口端向出料口端倾斜;上级流化床反应器的出料口连接下级反应器的进料口。本发明的煤沥青球氧化不熔化的多级升温差频振动流化系统能够显著提高煤沥青球的氧化效率,降低煤沥青球颗粒的破碎率。