本实用新型涉及一种多机双级离心式冷水机组，包括蒸发器、低压级双级压缩机和冷凝器，还包括控制箱、气体平衡管路、高压级双级压缩机和至少一个中压级双级压缩机，蒸发器通过蒸发器出气口与低压级双级压缩机的进气口连接，低压级双级压缩机的出气口通过三通管路一端与冷凝器的低压级进气口连接，另一端与中压级双级压缩机的进气口连接；中压级双级压缩机的出气口与高压级双级压缩机的进气口连接，高压级双级压缩机的出气口与冷凝器的高压级进气口连接；气体平衡管路的一端与冷凝器连接，另一端与蒸发器连接，气体平衡管路上设有控制阀；控制箱与蒸发器、低压级双级压缩机、冷凝器、中压级双级压缩机、高压级双级压缩机和控制阀电连接。