本实用新型提供一种冰源热泵系统，涉及热泵技术领域，包括：容器，容纳有水源，容器设有出水口和回水口；热泵机组，其吸热侧通过管路连接于出水口和回水口之间，吸热侧能够与流经的水源换热；过冷解除装置，能够使容器内的过冷水结成冰晶；预热装置，设置于出水口与吸热侧之间，预热装置用于对吸热侧上游的至少部分水源预热。当水源温度低于零度时，零度的水源在热泵机组处继续放热形成过冷水，过冷水回流至容器并在过冷解除装置的作用下结成冰晶。如此，能够利用水源固液相变潜热为热泵机组提供热量，提高了水源热量的利用率。通过预热装置能够对将要流经热泵机组的水源预热，避免水源内夹杂的冰晶进入到热泵机组内造成冰堵。