本发明公开了一种废钒钼系SCR催化剂的钒、钼的分离和提纯方法,先将催化剂进行预处理,得到钛渣和钒钼溶液;将钒钼溶液进行萃取分离,得到的富钼萃余液经酸化,再处理后制得钼酸产品;得到的富钒有机相经反萃后,进行二段萃取提钒工艺,再反萃得到富钒溶液,将富钒溶液再处理制取五氧化二钒;本发明彻底解决了工业上废钒钼系SCR催化剂的钒、钼分离回收和提纯困难的难题。另外,该发明的钒、钼的回收率均超过95%,并可分别获得高纯(>99%)钼酸产品和纯度超过99.5%的五氧化二钒产品,真正实现了资源的回收利用,具有良好的环境效益和经济效益,适于工业推广应用。