本发明提供了一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统及应用，一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，包括可以相互换热的引射器增压双过冷器串联机械过冷循环和跨临界CO2双温区循环；所述跨临界CO2双温区循环包括CO2低温级蒸发器；所述CO2低温级蒸发器的出口依次连通CO2低压级压缩机、CO2中压级压缩机、CO2高压级压缩机、CO2气体冷却器的热媒侧、中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器的热媒侧、中温级气液分离器、低温级气液分离器和CO2低温级蒸发器的入口。本发明所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，可降低压缩机排气压力，CO2压缩机压比减小，等熵效率提高，延长压缩机使用寿命。