本发明公开了一种直驱两级超临界二氧化碳压缩机，具有结构紧凑，效率高，噪音小的优点。一种直驱两级超临界二氧化碳压缩机，其特征在于：所述高速电机包括电机外壳以及电机外壳内设置的定子、转子、空气轴承系统，所述高速电机的两端分别设置一级压缩机、二级压缩机，所述一级压缩机、二级压缩机的叶轮均安装在高速电机的转子上，所述一级压缩机、二级压缩机串联，形成压缩系统，一级压缩机的进气口作为压缩系统的进气口，二级压缩机的出气口作为压缩系统的出气口。