本发明公开了一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，包括转子总成，以及由前至后安装在转子总成上的低压端压气机壳合件、前支撑总成、高压端压气机壳合件、后支撑总成和涡轮蜗壳。所述转子总成中，涡轮、高压压气机叶轮和低压压气机叶轮分别由前至后同轴安装在涡轮轴上。涡轮通过涡轮轴同时带动所述高压压气机叶轮和所述低压压气机叶轮转动，即1T2C的结构形式。且将水冷系统与进回油系统设置后支撑总成内；同时采用非等环量设计方法设计的具有较低毕渥数的低热惯性蜗壳。本发明的优点在于：实现了增压系统的高功率密度、小型化、快速响应和高转子稳定性；温度变化响应快，具有较低的温度迟滞性和热惯性。