本实用新型公开了一种加氢站用氢气多级增压装置，包括依次连接的第一支路、第二支路、第三支路，第二支路与第三支路连接处设置有第二单向阀，第一支路入口处设置有第四支路，第四支路通过第二自动截止阀与第二支路连接，第四支路通过第三自动截止阀与第三支路连接。本专利采用多级压缩机串联式工作，将增压流程分步完成，逐步升压，对于单一氢气源进行充装的过程，可实现低至0.5MPa氢气的充装，将氢气利用率从66％提高至97.2％，有极大的经济价值。通过对压缩机的分级应用，使得每一级压缩机均在效率最高的工况区间内工作，大大延长了压缩机的使用寿命。