雙級壓縮制冷循環是在單級壓縮制冷循環的基礎上發展起來的。單級壓縮制冷循環是把來自蒸發器的氣體直接壓縮至冷凝壓力;而雙級壓縮則分兩個階段進行壓縮，將來自蒸發器的低溫低壓制冷劑蒸氣先用低壓級壓縮機(或低壓缸)壓縮到適當的中間壓力之后，進入高壓級壓縮機(或高壓缸)再次壓縮到冷凝壓力，排入冷凝器中。因此，雙級壓縮可以由兩臺壓縮機完成，組成的系統稱為兩機雙級系統(又稱配組式雙級系統)，其中一臺為低壓級壓縮機，另一臺為高壓級壓縮機;也可以由一臺壓縮機完成，組成的系統稱為單機雙級系統，其中部分汽缸作為高壓缸，其余汽缸作為低壓缸。

雙級壓縮制冷循環，由于它們的節流級數以及中間冷卻方式不同造成雙級壓縮制冷循環的形式不同。節流級數分為一級節流和二級節流。中間冷卻方式分為中間完全冷卻、中間不完全冷卻和中間不冷卻三種。一級節流是指由冷凝壓力到蒸發壓力由一個節流閥來完成;二級節流是指由一個節流閥把冷凝壓力節流到中間壓力，再由另一個節流閥由中間壓力節流到蒸發壓力。

中間完全冷卻是將低壓級壓縮機的排氣等壓冷卻成為中間壓力下的飽和蒸氣，中間不完全冷卻是只將低壓級壓縮機的排氣等壓冷卻降溫，但并未達到飽和，仍是過熱蒸氣;中間不冷卻則是指低壓級壓縮機的排氣直接進入高壓級壓縮機，而不采用中間冷卻的方式。因此，雙級壓縮制冷循環可組成五種形式:①一級節流中間完全冷卻循環;②一級節流中間不完全冷卻循環，③一級節流中間不冷卻循環;④二級節流中間完全冷卻循環;⑤二級節流中間不完全冷卻循環。

采用何種形式的雙級壓縮循環，與制冷劑的種類、制冷裝置的容童及運行的具體條件有關。一般來說，節流方式的選擇主要與制冷系統的大小以及設備的形式有關。一級節流方式簡單，便于操作控制，應用十分廣泛。二級節流的雙級壓縮制冷循環主要用于離心式制冷系統，以及具有多個蒸發溫度的大型制冷系統中。在這里介紹幾種常用的形式。