本发明公开了一种可达卡诺效率的多级级联型脉管制冷机，包括压缩机、以及与压缩机出口依次串联连接的n套脉管制冷机单元；两套相邻脉管制冷机单元中，靠近压缩机的脉管制冷机单元中的脉管热端换热器通过传输管与另外一套脉管制冷机单元中的回热器热端换热器连通；其中n为大于或等于3的正整数。本发明还公开了一种可达卡诺效率的制冷方法。本发明通过多级脉管制冷机级联的制冷方案，在不引入运动部件、不引入环路直流，且保存传统脉管部件的前提下，将原本耗散于脉管热端的声功加以逐级回收利用，其制冷效率随级联级数递增而增加，逐步向卡诺效率逼近，在保证脉管制冷机高可靠性的同时，可大大提高制冷效率。