本发明公开了一种三维影像分割系统及其分割方法。所述三维影像分割方法包括对影像进行框选,以得到包含目标对象的目标影像;根据所述目标影像分别建立前景模型和背景模型;计算得到前景和背景的无向连通图和无向加权图;对所述无向连通图赋权值,以得到加权无向连通图;计算得到所述无向加权图的最小割集;根据所述最小割集对所述加权无向连通图进行分割,以得到两个不连通的子图,从而实现目标影像的前景和背景的分割。本发明可直接对三维医学影像数据进行分割,所用时间短、分割精度高、分割结果鲁棒性好,不会出现空洞现象。另外,三维影像分割系统及其分割方法的可视化效果好,可有效地消除影像噪声,分割后的影像边缘比较平滑。