本实用新型是一种变负荷除湿热泵烘干系统，该系统包括高温热泵子系统、以及与高温热泵子系统串联的变负荷深度除湿子系统，所述高温热泵子系统包括有循环风机，循环风机驱动形成风道，该风道的进风口至出风口之间依次设有第一蒸发器和第一冷凝器，第一蒸发器和第一冷凝器由第一压缩机驱动形成热介质循环；所述变负荷深度除湿子系统包括有第二蒸发器和第二冷凝器，第二蒸发器和第二冷凝器依次串联至第一蒸发器与第一冷凝器之间，第二蒸发器和第二冷凝器由第二压缩机驱动形成热介质循环。本实用新型能够多级降温除湿和多级加热，进行深度除湿，同时提供最高供风温度，两个系统适应性和调节性好，均能在最佳、最高效率的工作区间工作。