两级压缩制冷循环是将一台低压级压缩机和一台高压级压缩机串接起来，使制冷剂得以在其中依次进行两次压缩，这样可以做到，每级压缩的压力比不致过大而总的压力比却大大地提高。
从高压级压缩机排出的高压(等于冷凝压力pk）制冷剂蒸汽进入冷凝器，被冷凝为常温高压液体，它从冷凝器流出后分为两路:主要的是流经中间冷却器中盘管，并受到在中间冷却器中的制冷剂蒸发冷却成为过冷液体，然后经膨胀阀进入蒸发器中制取冷量。
另一路是经膨胀阀节流降压至中间压力Pz后进入中间冷却器，并在其中蒸发、冷却盘管中的前一路高压制冷剂液体。从蒸发器流出的低压蒸汽被低压级压缩机吸入压缩至中间压力Pz，排出后与中间冷却器流出的中压蒸汽相混合，再被高压级压缩机吸入并排入冷凝器，这样，就完成了两级压缩制冷系统的一次循环。
