本发明提供一种外置超临界二氧化碳大温差混合换热器及控制调节方法，包括依次连接的热管线、渐扩管、混合管和渐缩管，热管线和渐扩管之间设置有热调阀，混合管外侧设置有冷管线和外套管，混合管内部设置有螺旋管，冷管线与外套管连接，穿过混合管的外套管与螺旋管连接，冷管线上设置有冷调阀，外套管通过法兰与所述混合管连接。外套管采用螺旋缠绕的方式贴在混合管的外围，且从一侧逐步延伸至另一侧。本发明提供的外置超临界二氧化碳大温差混合器及控制调节方法，能够实现在大温差条件下实现温度调节的技术效果，减少了热膨胀应力和热疲劳，提高了控温过程的可靠性。