本发明公开了一种‑80℃～200℃温区复叠式制冷系统，包括高温级制冷单元和低温级制冷单元；低温级制冷单元由后级压缩机、预冷器、第一油分离器、第二油分离器、冷凝蒸发器、过冷器、回热器、蒸发器、膨胀容器、限流管、后级喷液节流管、卸荷阀，以及由控制器控制开度的后级节流电子膨胀阀、后级电磁喷液阀组成；高温级制冷单元由前级压缩机、前级冷凝器、干燥过滤器、前级喷液节流管、前级节流电子膨胀阀、前级电磁喷液阀组成。本发明有效杜绝了复叠式制冷系统在常温～高温200℃温区工作时，制冷系统吸气压力过高、排气温度过高、冷冻机油碳化、压缩机过载或损坏等问题。