一种能量梯级利用的直热式高效空气源热泵系统，所述系统包括热泵循环、水循环和卫生热水循环。本实用新型既能够保证室内供暖，又能够方便制取卫生热水，保证系统全年稳定高效运行。所述第一气冷器加热恒温水箱通过多级采暖末端实现供热，将低温采暖末端和高温采暖末端串联在水箱出口处，并通过4个截止阀进行控制，实现能量的梯级利用，既能够满足住户舒适性的要求，又不会造成过多的浪费，可谓是一举两得。同时，本实用新型通过3个截止阀控制第二气冷器加热卫生热水，满足住户用水需求。本实用新型提供了一种有效提升系统能效、效率较高的能量梯级利用的直热式高效空气源热泵系统。