本实用新型公开了一种CO2双级变频空气源热泵热水机组，其包括机柜，机柜内部固定有变频控制器以及变频驱动器，所述的变频控制器以及变频驱动器和CO2变频压缩机连接，CO2变频压缩机的前端和气液分离器连接，其后端和四通换向阀连接，所述的四通换向阀分别和冷凝器以及气液分离器以及外侧换热器连接，外侧换热器靠近轴流风机设置，外侧换热器后端和组合阀体连接至一体，组合阀体的底部和冷凝器连接至一体；所述的组合阀体的左右两端和储液器以及过滤器连接后行成了一个循环回路。本实用新型解决了热泵制取高温热水的难题，对于高温热水采暖及生活用高温热水的提供有重大意义。