雙級壓縮是在單級壓縮的基礎上發展起來的，它把壓縮過程分為兩個階段進行，即分為低壓階段和高壓階段，兩段之間靠中間冷卻器來聯接。低壓段用的壓縮機稱低壓機，高壓段用的壓縮機稱高壓機；一臺壓縮機做成雙級壓縮的則分為低壓缸和高壓缸。
低壓區域，先是蒸發器內的制冷劑蒸氣被低壓機(缸)吸走，然后壓縮到中壓，隨后高壓機吸進中壓的制冷蒸氣再壓縮到高壓去冷凝為液體.制冷劑液體經竹流給蒸發器和中間冷卻器供液。
低壓機或高壓機的壓縮比都可以控制在允許值范圍內，充分發揮壓縮機工作效率，以便獲取較低的蒸發溫度。雙級壓縮全系統的壓縮比為兩級壓縮比的乘積。
雙級壓縮循環因為所采用的節流次數不同或中間冷卻方式的不同，有不同的雙級循環系統。分別為兩級節流和一次節流以及中間完全冷卻與中間不完全冷卻的形式。
所謂兩次節流是指液體制冷劑從冷凝壓力到蒸發壓力先后要進行兩次節流，即通過兩只節流閥，先由冷凝壓力節流到中間壓力，再由中間壓力節流到蒸發壓力。而一次節流是指由冷凝壓力經一只節流閥節流到燕發壓力;另一路供口與之并聯，是由冷凝壓力也經一只節流閥節流到中間壓力。兩者比較。一次節流壓差大，供液距離可高些遠些，調節也簡單易行，因此大都采用一次節流的形式。
雙級壓縮采用中間冷卻形式，是為了降低低壓機和高壓機的功耗，同時降低高壓級的排氣溫度。所謂中間冷卻是指將低壓機排出的制冷劑過熱蒸氣進行冷卻的過程。如果將低壓機的排出過熱蒸氣冷卻為在中間壓力下的干飽和燕氣就稱為中間完全冷卻;如果只降低了過熱蒸氣的溫度而未達到干飽和狀態，則稱為中間不完全冷卻。不同的制冷劑則采用不同的中間冷卻形式.對于氨制冷系統一般采用中間完全冷卻形式，對于氟利昂制冷系統一般采用中間不完全冷卻方式。下面主要介紹一次節流下的中問完全冷卻系統和中間不完全冷卻系統。
