本发明公开了一种多级热泵发电系统，包括热机（1）、汽轮发电机（2）和至少四级隔热封闭厂房（3），每级隔热封闭厂房均配备有热泵（4），热泵包括压缩机（4a）、室内冷凝器（4b）、室外蒸发器（4c）和节流阀（4d），每一级热泵通过抽取同级隔热封闭厂房的室外空气热量，为同级隔热封闭厂房的室内空气加热，下一级隔热封闭厂房设置在上一级隔热封闭厂房内，使上一级隔热封闭厂房的室内空气作为下一级隔热封闭厂房的室外空气，最终实现隔热封闭厂房的室内空气温度逐级提升，所述热机和汽轮发电机设置在最后一级隔热封闭厂房内，热机产生高温高压的水蒸气推动汽轮发电机发电。利用空气中蕴藏着的清洁能源，来缓解日益严重的电力紧张问题和全球气候变暖的趋势。