一种超低温热泵系统，包括压缩机、第一四通阀、第二四通阀、第一换热器、第二换热器、三通阀、单向阀、经济器、主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀、水侧换热器和气液分离器，制冷状态、环境温度大于或等于‑20度制热状态及环境温度低于‑20度制热状态的转换由第二四通阀及主、辅电子膨胀阀控制。设置第一四通阀和第二四通阀且分别与压缩机的排气口连通，环境温度低于零下‑20时，第二换热器作冷凝器，提高环境温度并对第一换热器加热，实现超低温运行。