多級壓縮式制冷循環(huán)雖然比單級壓縮式制冷循環(huán)達到的蒸發(fā)溫度更低，但受制冷劑自身物性及壓縮機工作的特性的限制，當蒸發(fā)溫度更低時，采用多級壓縮式制冷循環(huán)往往滿足不了要求，此時，需要采用復疊式制冷機組制冷循環(huán)。
復疊式制冷機組通常由兩個單獨的制冷系統(tǒng)組成，分別稱為高溫級及低溫級部分。高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。
制冷劑的蒸發(fā)是用來使低溫部分系統(tǒng)中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發(fā)器將兩部分聯(lián)系起來，它既是高溫部分的蒸發(fā)器，又是低溫部分的冷凝器。低溫部分的制冷劑在蒸發(fā)器內向被冷卻對象吸取熱量（即制取冷量），并將此熱量傳給高溫部分制冷劑，然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質（水或空氣）。