本发明公开了一种二氧化碳复合式热泵热水及冷水机组及其控制方法，由以二氧化碳为制冷剂的二氧化碳热泵单元、以HFC氟类物质为制冷剂的氟循环单元和水路系统构成；在控制器的控制下能够选通各不同的循环回路，包括由二氧化碳热泵单元构成的第一热泵循环回路，由氟循环单元构成的第二热泵循环回路和制冷循环回路；系统回水能够经过二次换热出水。本发明能够实现供冷、供暖和供高温热水等多种应用功能；将传统的氟利昂热泵技术与二氧化碳热泵技术融合，构成复合式制冷热泵系统，在较宽的温区内高效、可靠工作，满足全天候供暖、制冷和热水需求。