复叠式冷冻机是由两个或两个以上独立的制冷循环组成，分别被称为高温循环和低温循环。在各单独的制冷系统中充有不同性质的制冷剂，高温循环通常采用中温制冷剂，低温循环中通常采用低温制冷剂。每一循环均可采用单级或双级压缩制冷循环。这两个部分通过一个冷凝蒸发器联系起来，它即是低温循环的冷凝器，也是高温循环的蒸发器，即高温循环中制冷剂的蒸发用来冷凝低温循环中的制冷剂。这样，低度温循环吸收的热量（制冷量）传给高温循环的制冷剂，高温循环的制冷剂再将热量传给环境介质。