本实用新型公开一种部分复叠全CO2工质热泵系统，包括CO2主循环系统和带回热器的CO2辅循环系统；CO2主循环系统与带回热器的CO2辅循环系统通过蒸发气冷器复叠组合连接；所述CO2主循环系统包括主循环蒸发器、主循环压缩机、主循环气体冷却器、主循环膨胀阀；带回热器的CO2辅循环系统包括辅循环膨胀阀、回热器、辅循环气体冷却器、辅循环压缩机；本实用新型CO2主循环系统与带回热器的CO2辅循环系统部分复叠，CO2主循环系统的CO2工质通过带回热器的CO2辅循环系统降温，降低膨胀阀的入口温度，从而达到降低回水温度对CO2热泵的影响的目的，是一种可回水温度较高时实现系统高COP的CO2热泵系统。