本发明提供一种串列式多级等温加热多效回热加湿除湿太阳能海水淡化机，其包括太阳能集热器、储热水箱、加湿塔、除湿塔、海水喷淋头、风机、塑料小球、不锈钢盘、冷凝器和水泵，多个加湿塔可以通过串列方式连接，塔顶部安装有海水喷淋头，部分进料海水在冷凝器中与除湿塔内高温湿空气换热后一部分直接喷淋到塑料小球表面，形成接触面积很大的海水膜，与从下往上流动的空气发生热湿交换，所形成的饱和湿空气在风机作用下输送到除湿塔内，被进料海水冷凝生成淡水，剩余进料海水吸收湿空气的潜热后分成多路同时并列送入储热水箱中继续受热升温，然后进入对应的加湿塔内进行喷淋，在除湿塔内冷凝生成淡水；本发明提高了在海水淡化装置中的太阳能利用率。