本发明公开了一种基于超临界空气的能源综合利用方法，该方法适用于一种基于超临界空气的能源综合利用系统，所述系统包括：空气液化子系统、空气分离子系统、气体膨胀发电子系统；所述方法包括如下步骤：所述空气液化子系统对空气进行液化；所述空气分离子系统对液化后的空气进行分离以得到氮气和氧气，将所述氮气通过管道输送给所述气体膨胀发电子系统，并将所述氧气储存和/或输出到外部设备；所述气体膨胀发电子系统利用所述空气分离子系统提供的氮气进行发电。通过该方法，系统主要管道中多数时间流动的是纯度较高的氮气，不仅有效实现了基于超临界空气的能源综合利用，还延长了系统寿命。