本实用新型公开了一种双层恒温槽晶体振荡器结构，包括外层装配结构和置于外层装配结构内的内层模块单元，内层模块单元包括陶瓷基座槽、多个石英谐振器振子电极、石英晶体谐振器、内层振荡电路、温度检测电路和内层封盖；外层装配结构包括外层底座、外层电路板、至少一个温控电路、放大调理电路、稳压电路和封装外壳。优点，本双层恒温槽晶体振荡器结构，未采用现有技术中的封装结构，而是采用未封装的石英晶体谐振器，和内层振荡电路、温度检测电路、内层振荡电路处于同一个密封腔内，从而降低了从晶片到温度检测电路、内层振荡电路的热梯度，较好的提升了晶体振荡器的温度性能。