本发明涉及热交换系统技术领域，尤其涉及一种超低温高精密温度控制系统，包括：PCW系统、高温侧压缩机冷媒制冷系统、低温侧压缩机冷媒制冷系统和循环液系统组成的超低温高精密温度控制系统；所述PCW系统用于输入厂务冷却水并与冷媒进行换热带走冷媒中的热量后再回到PCW系统中的回水系统中，所述高温侧压缩机冷媒制冷系统用于与PCW系统输入的厂务冷却水进行换热后降低冷媒压力、调整冷媒流量。本发明达到了高、中、低温无需切换并使用同一套制冷系统的目的，不仅减少了热交换系统所需的零部件，同时整体的体积缩小，在降低成本的同时便于安装以及日常维护，而且能够快速的实现低温、中温、高温之间的转换。