本实用新型涉及一种超低温恒温调控系统，其中，补气增焓压缩机的高压输出端接入换向阀的第一端口，补气增焓压缩机的第一进气腔室与换向阀的第二端口相连，换向阀的第三端口通过输气管依次连接外侧换热器、第一节流装置，第一节流装置接入板式换热器的第一气路，第一气路的另一端再与内侧换热器的一端相连，内侧换热器的另一端再接入换向阀的第四端口，其中，补气增焓压缩机具有第二进气腔室，内侧换热器的一端与一分流三通的一口相连，分流三通的二口与第一气路的另一端相连，分流三通的三口在与第二节流装置相连后接入板式换热器中的第二气路再接入第二进气腔室。本申请能够有效提高设备在超低温环境下的工作可靠性，同时设备结构简单，成本低。