本实用新型提供了一种冷柜用C02三温区复叠式制冷系统，包括高温区制冷循环和低温区制冷循环；所述低温区制冷循环的制冷剂为二氧化碳，所述高温区制冷循环的冷媒的蒸发温度高于二氧化碳；所述低温区制冷循环的蒸发器作为高温区制冷循环的冷凝器实现复用；所述低温区制冷循环设置有两个并列且具有不同蒸发温度的蒸发器支路。该冷柜用C02三温区复叠式制冷系统具有具有三温区、复叠式制冷节省零部件、二氧化碳作为主要制冷剂的优点。