本发明公开了一种环境模拟舱用双机组联合制冷系统及方法，包括：换热器、第一三通阀、第二三通阀、普冷机组和深冷机组；所述换热器的载冷剂出口端与第一三通阀的第一接口连接，所述换热器的载冷剂入口端与第二三通阀的第一接口连接；第一三通阀的第二接口与深冷机组的输入端连接，深冷机组的输出端与第二三通阀的第二接口连接；第一三通阀的第三接口与普冷机组的输入端连接，普冷机组的输出端与第二三通阀的第三接口连接并与深冷机组的输入端连接；该系统通过第一三通阀和第二三通阀将普冷机组和深冷机组形成串并联合式的制冷，使环境模拟舱温度调控简单灵活，调控精度高，并且能够使得两个机组的运行更加合理，提高能源的利用率，节约成本。