本发明公开了一种基于超临界二氧化碳的多级低低温余热回收系统，包括超临界二氧化碳多级余热回收循环系统，以及为整个系统提供冷源的新式换热系统；所述新式换热系统包括了第一级新式换热器，低温换热器的二氧化碳通过第一级新式换热器与循环冷却工质进行热交换，由第一级新式换热器出去的二氧化碳通过大温差换热机组进入到第二级新式换热器、并与循环冷却液进行热交换，最后形成低低温二氧化碳工质回到低温换热器与低温烟气进行热交换，进行下一阶段循环本发明提供的以超临界二氧化碳为工质的低低温多级余热回收利用系统，在第一级回热器6处热交换后，高温工质分为了两路，提高了余热利用效率。