本实用新型公开了一种多级冷凝热回收屋顶式空调机组，包括空气处理段和压缩冷凝段，制冷剂在两者之间形成循环；空气处理段包括空气过滤器以及布置在其后方的蒸发器、热回收冷凝器、送风机；所述压缩冷凝段包括螺杆压缩机，螺杆压缩机的出口连接风冷冷凝器，风冷冷凝器的出口分多路连接至热回收冷凝器的进口；热回收冷凝器的出口依次连接储液器、制冷膨胀阀、蒸发器、气液分离器，气液分离器的出口连接至螺杆压缩机的进口。本实用新型通过冷凝热回收实现机组冷凝温度的降低，改善压缩机的工作工况条件，提高系统实际运行能效；同时多级冷凝热回收实现降温除湿空气的再升温，实现空气温湿度的统一调节，避免了电加热等部件的使用，降低系统能耗。