本发明提出一种直膨式复叠有机多级抽汽回热水蒸汽循环太阳能发电系统，属于太阳能热发电技术领域。包括导热油工质循环回路和多级抽汽回热水蒸汽循环回路，导热油Therminol®VP‑1是导热油工质循环回路中同时用于集热、蓄热和热功转换的工质；多级抽汽回热水蒸汽循环回路的工质为水；两个回路通过再热器、过热器、蒸汽发生器和预热器实现热交换。本发明将常规聚光太阳能集热‑多级抽汽回热水蒸汽朗肯循环系统与有机朗肯循环相结合用于太阳能热发电中，显著地提高了热功转换效率和系统的蓄热能力。同时解决了常规水蒸汽直膨式系统中蓄热水罐和集热管道的承压高而引起的一系列技术难题。