本实用新型涉及一种变频复叠式空气源热泵系统，包括一级低温循环系统、二级高温循环系统和水路循环系统；所述一级低温循环系统包括低温循环压缩机、油分离器、四通换向阀组件、蒸发冷凝器、风冷换热器和气液分离器，所述二级高温循环系统包括高温循环压缩机、高温换热器、第二平衡罐、高温循环主路电子膨胀阀和蒸发冷凝器，所述水路循环系统包括通过管路连通的水路电动三通阀、高温换热器和换向三通阀。有效克服单级空气源热泵系统低环温下压比过大及系统循环效率低的难题，极大改善了低温空气源热泵系统低温特性和低环温下的制热性能，可制取高达75℃的高温热水，满足各细分领域的应用需求；实现低温强热并制取高温热水。