本实用新型提供一种机房空调系统，包括蒸发器单元、第一冷凝器、第二冷凝器及压缩机；第一冷凝器与蒸发器单元形成自然冷源循环回路，第二冷凝器连接于压缩机并与蒸发器单元组成机械制冷循环回路；第一冷凝器具有能够相互换热的水侧与冷凝侧，机房空调系统还包括水冷单元，水冷单元与第一冷凝器的水侧相连接并形成水冷循环回路，水冷单元用于冷却流通于第一冷凝器的冷媒侧内的冷媒。本实用新型的机房空调系统，与传统风冷相比，水冷系统利用空气湿球温度能够使得冷媒温度更低，水冷系统利用自然冷源程度更高，进一步降低机房空调系统的全年能耗，有利于节能环保。