本发明公开了一种复叠式有机朗肯循环高效热机，针对单级有机朗肯循环的膨胀机部件膨胀比过大的情况，通过两级膨胀的方法实现了降低膨胀比，改善了膨胀机运行的安全性和耐用性，同时也提高了热机的效率。其中，本发明典型的有机朗肯循环热机主要由余温热源系统（包括太阳热能、各种工业废热、地热、生物质能、海洋温差等可再生能源），工质泵，冷却水系统，换热器（在蒸发侧和冷凝侧分别充当蒸发器和冷凝器）和膨胀机组成。本发明基于有机朗肯循环使用高低两级膨胀机，利用蒸发器出来的过热蒸汽推动膨胀机膨胀做功，进而推动发电机发电。一方面实现了能源的回收利用，另一方面利于环境保护，具有很好的实用性和经济性。