本实用新型提供的一种寒冷地区二氧化碳空气源热泵原油加热系统，包括：原油输送管，原油输送管的外壁上缠设有导热波纹管，在导热波纹管外侧安装有保温层，原油输送管上还设置有传热单元，传热单元包括预热冷凝器和预热罐，预热冷凝器放置于预热罐内，预热罐一端的侧壁设置有进油口，原油输送管外部设置有循环换热单元，传热单元、导热波纹管及换热循环单元通过管道连通。冷媒通过蒸发器后，吸收环境中的热能，在通过二氧化碳压缩机后，转变为高温高压液气混合状态，然后通过液化过程制取高温加热介质(防冻液)，提升进入二氧化碳压缩机的冷媒的温度，同时降低进入蒸发器的冷媒的温度，通过蒸发器与经济器的配合使用，提升了工作效率。