一种高效的极低温两级压缩跨临界空气源热泵热水器，包括水箱、第一水泵、第二水泵和电加热器等，所述水箱的第一出口与第一水泵的入口相连，第一水泵的出口与第一截止阀入口相连，第一截止阀的出口与第二截止阀的入口相连，第二截止阀的出口与气冷器第一的入口相连，气冷器的第一出口与水箱的第一入口相连；冷水进水口与第三截止阀的入口相连，第三截止阀的出口与第四截止阀的入口相连。本发明基于能量梯级利用的热力学原理，采用两级压缩跨临界热泵系统，将循环加热、直热和电加热三种模式巧妙结合，发挥不同梯级能量的优势，降低低温下气冷器出口温度，以此增加从空气吸收的热量，提升总体能效，系统可以在‑40℃的极低温下运行。