本发明公开了一种多级加热的导热油循环系统，包括导热油加热单元、冷导热油进油管、用热单元、热导热油出油管、第一油气分离装置和循环泵；所述用热单元的冷导热油出油端连接所述冷导热油进油管的进油端，所述冷导热油进油管的出油端连接所述导热油加热单元的冷导热油进油端；所述导热油加热单元的热导热油出油端连接所述热导热油出油管的进油端，所述热导热油出油管的出油端与所述用热单元的热油进油端连接；本发明的结构简单，炉芯中设置预燃烧室结构，配合外部的主燃烧室结构实现了对进入的导热油的六重加热，有效提高了加热管的受热效率。