本实用新型公开了一种节能型深冷冷凝油气回收系统，包括高温级制冷系统、中温级制冷系统、低温级制冷系统和余冷回收系统，高温级制冷系统与中温级制冷系统复叠式连接，中温级制冷系统与低温级制冷系统复叠式连接；低温级制冷系统与余冷回收系统连接，所述余冷回收系统包括用于换热的回热换热器。本实用新型通过回热换热器，将上级模块的VOCs气体与蒸发器油气出口端的‑110℃低温VOCs气体换热，VOCs气体降温后再进入低温制冷系统，减少了系统的能耗，达到节能的目的；此外，采用三级复叠制冷技术，将VOCs气体进一步降温至‑110℃。