本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种低温多效海水淡化系统，用于提高海水浓缩率。本发明公开了一种低温多效海水淡化系统，包括：冷凝器，与冷凝器出气口连通的抽真空装置，至少两个串联的蒸发组，与首蒸发组中的首效蒸发器进气口连通的热泵，设置在连通冷凝器出水口和首蒸发组中各效蒸发器进水口的进料海水管路上的至少一个海水预热器，与尾蒸发组中的末效蒸发器出水口连通的浓海水排放管路，分别与每一效蒸发器产品水出水口和所述冷凝器产品水出水口连通的产品水排放管路，分别与浓海水排放管路和进料海水管路连通的浓海水回流管路，以及设置在浓海水回流管路上的浓海水回流控制阀。