本实用新型涉及一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，包括水雾化机组和二氧化碳循环机组，所述二氧化碳循环机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和储液器；所述水雾化机组包括封闭壳体、抽气设备、调压装置和水雾化装置，所述抽气设备用于在封闭壳体中形成负压，所述水雾化装置用于将液态水雾化为更大比表面积的水雾，所述冷凝器布置在所述封闭壳体内，水雾蒸发将冷凝器内的高温二氧化碳气体冷凝液化。其有益效果是：复叠制冷系统系统简单、节能环保、成本低廉、安全高效；水雾化机组中的水不沸腾相变换热、不循环，不回收，直接排放到大气中，有别于现有的复叠系统。