本实用新型提供一种级联加热系统，包括控制器、环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器及复热热水器；水温传感器设置在储水箱内，环境温度传感器设置在空气能热水器上；控制器分别与环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器、复热热水器连接；空气能热水器、复热热水器均与储水箱连接，空气能热水器还与复热热水器连接；本实用新型提供的级联加热系统运行状态灵活，能够满足不间断提供热水的需求；采用级联运行模式，在满足出水温度的同时降低了系统能耗，克服了空气能热水器对出水温度和环境温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势。