本发明属于爬壁机器人领域，并具体公开了一种用于负压式爬壁机器人的双层柔性吸附腔，包括依次连接的上层板、上层吸附腔、中间板和下层吸附腔，其中：上层吸附腔为带褶的柔性风腔罩，下层吸附腔为环形柔性罩，下层吸附腔内轮廓比上层吸附腔外轮廓大，并通过环形中间板连接在一起，形成阶梯型结构，上层吸附腔与下层吸附腔连通；上层板和中间板均为刚性板，上层板上安装有风机，风机用于制造上层吸附腔和下层吸附腔内负压环境。本发明双层阶梯型结构的吸附腔能够利用内外气压差将下层吸附腔紧压在被吸附表面，吸附腔经过突起时下层吸附腔发生形变，紧密地包裹住突起，保证气密性；可有效解决负压式爬壁机器人在不平整表面移动时的漏气脱附问题。