本实用新型揭示了一种基于间接加热与多级冷却的精确控温系统，其包括循环泵装置、第一比例三通阀、多级功能调温模块以及导热油补给模块，循环泵装置输出端一路经输入管进入多级功能调温模块进行调温、一路接入第一比例三通阀，多级功能调温模块输出端经输出管接入第一比例三通阀，第一比例三通阀输出端经出油管接入客户端，客户端经回油管接入循环泵装置输入端，导热油补给模块经补油管接入循环泵装置输入端，补油管上设置有出油球阀，回油管上设置有储气罐，多级功能调温模块包括与输入管连通且相互之间并联的间接加热单元、间接低温冷却单元以及间接超低温快速冷却单元。本实用新型温度控制精度高、温度调整速率高，且有机热载使用寿命长。