本实用新型公开了一种复叠式空气源热泵蒸汽机，包括第一级热泵循环和第二级热泵循环，第一级热泵循环包括依次连接形成循环回路的第一级热泵压缩机、蒸发冷凝器、第一级节流装置、蒸发器和气液分离器，第二级热泵循环包括依次连接形成循环回路的第二级热泵压缩机、蒸汽发生器、第二级节流装置和蒸发冷凝器，第一级热泵循环和第二级热泵循环通过蒸发冷凝器连接并进行换热，蒸汽发生器包括自上而下设置的换热管束一、换热管束二、换热管束三，蒸汽发生器还连接有喷淋装置，喷淋装置安装于换热管束二上方。利用热泵压缩机高温度的排气和高冷凝温度，通过多级加热，并将表面加热蒸发与闪蒸有机结合，提高了蒸汽供应量和系统能效。