本发明公开一种液化天然气的冷能梯级耦合回收利用系统，包括分别用于有机朗肯循环发电的一级冷能发电子系统、二级冷能发电子系统和三级冷能发电子系统，用于有机朗肯循环发电或者冷库制冷及制冰的四级冷能利用子系统及用于直接气化膨胀发电的五级冷能发电子系统。一级冷能发电系统、三级冷能发电系统、四级冷能利用系统与五级冷能发电子系统逐级横向并联，二级冷能发电系统与一级冷能发电系统纵向串联，以实现LNG冷能的梯级耦合回收与利用。所述系统将低温段LNG冷能用于发电，将高温段LNG冷能用于发电或者冷库制冷及制冰，且上一级循环为下一级循环提供部分冷量，从而降低换热过程温度差和#imgabs0#损失，提高LNG冷能利用率。