復疊式制冷循環是由兩種或兩種以上不同的制冷劑，采用兩個或兩個以上的單級(也可以是雙級)制冷系統組合而成，如圖2-11所示。

在這兩個制冷系統中使用兩種熱力性質不同的制冷劑，即在高溫系統里通常使用中溫制冷劑如R22等，在低溫系統里一般用低溫制冷劑如R13,R14等。高溫部分和低溫部分都是一個完整的使用單一制冷劑的單級或雙級蒸氣壓縮式制冷循環，高溫系統的蒸發器就是低溫系統的青島冷凝器，高溫系統和低溫系統就是通過它聯系起來的，一般稱它為冷凝蒸發器，只有低溫系統的蒸發器才制取冷量，即吸收被冷卻物質的熱量，高溫系統中制冷劑再將熱量傳給環境介質(空氣或水)。

復疊式制冷循環不僅可以采用不同的制冷劑，還可以用不同的制冷方法，例如低溫部分用蒸氣壓縮式制冷循環，而高溫部分用吸收式制冷循環。