本发明公开了一种人工冰场二氧化碳直接蒸发式制冰系统及其使用方法，包括：主系统和至少1个子系统，主系统的第一级压缩机的输出端与第二气体冷却器的输入端管路连通，回热器的第二输入端和第二气体冷却器之间连接有并联设置的第一管路和第二管路，第一管路上安装有冷凝器和第一控制阀，第二管路上安装有第二级压缩机、第一气体冷却器和第二控制阀；第一级压缩机的输入端与回热器的第一输出端管路连通，回热器的第一输入端与气液分离器的气体输出端管路连通，在气液分离器和回热器的第二输出端之间连通有1个子系统或多个并联的子系统；本发明的人工冰场二氧化碳直接蒸发式制冰系统可以实现多种工况下系统能稳定高效运行。