双级制冷循环是在单级制冷循环的基础上发展起来的，其压缩过程分两个阶段进行，来自蒸发器的制冷剂蒸汽先进入低压级气缸压缩到中间压力，经过中间冷却后再进入高压级汽缸，压缩到冷凝压力进入冷凝器中。一般蒸发温度在-25℃~-50℃时，应采用双级压缩机进行制冷。

制冷系统由蒸发器、双级压缩机、油分离器、冷凝器、中间冷却器、贮氨器、氨液分离器、节流阀及其它附属设备等组成，相互间通过管子连接成一个封闭系统。