本发明提供了一种气体增压充装系统及增压充装方法，所述气体增压充装系统包括待充压气源、辅助充压气源、气体加热装置以及至少一个收集蒸发装置；所述的收集蒸发装置包括由内至外依次嵌套的气体收集室和辅助充压室，所述的待充压气源连接气体收集室，所述的辅助充压气体源的出气口分为两路，一路直接连接辅助充压室，一路经气体加热装置连接辅助充压室。本发明采用低温液氮冷却，先把待充压气体收集到气体收集室内液化或固化。收集满后，再用热氮气加热气化。通过控制氮气加热温度，控制待充压气体的充装压力。利用相变导致的体积膨胀实现了气体的增压过程。