本实用新型提出了一种二氧化碳压缩机及其制冷系统，二氧化碳压缩机包括壳体、电机、气缸组件和排气分液器，气缸组件包括用于进行二级压缩的第一气缸以及用于进行一级压缩的第二气缸；壳体上设置有上盖排气口，第一气缸的第一排气口与壳体的空腔连通，气体从第一排气口排出后进入空腔内，再由上盖排气口排出压缩机外；第二气缸的第二排气口与排气分液器的入口相连。本实用新型有效降低压缩机及制冷系统的压力，降低压缩机排气温度，提高了压缩机的工作效率；通过对第一气缸和第二气缸的容积比以及其双缸容积与排气面积的比值关系进行限定，从而去除了现有二级压缩机需要的补气结构，避免补气结构造成的气流紊乱，提高压缩机运行的稳定性。