一种多末端低温热能高效利用的CO2跨临界空气源热泵系统，所述系统包括热泵循环、水循环和卫生热水循环。本发明既能够保证室内供暖，又能够方便制取卫生热水，保证系统全年稳定高效运行。其中，多末端的室内供暖，将低温采暖末端和高温采暖末端串联在水箱出口处，并通过4个截止阀进行控制，既能够满足住户舒适性的要求，又不会造成过多的浪费，可谓是一举两得。冬季蒸发器表面产生霜层时，本系统能够快速化霜而不使系统受到太大影响，保证系统在合理的工作范围内正常运行。本发明作为一种多末端低温热能高效利用的CO2跨临界空气源热泵系统，可以解决现有热泵效率较低、化霜成本较高的问题。