覆叠式制冷循环通常由两个或三个独立的制冷循环组成，分别称为高温部分和低温部分，其中每一个循环都是完整的单级或两级压缩制冷系统。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂，两部分用一只蒸发冷凝器联系起来，高温部分制冷剂的蒸发用来使低温部分制冷剂冷凝，两部分之间靠蒸发冷凝器来实现传热。高温部分的制冷剂再通过自己系统的冷凝器释放给环境介质——水或空气，而低温部分通过自己系统的蒸发器来吸收被冷却对象的热量。
如图2所示，覆式制冷系统是由两个单级压缩制冷循环组成的覆叠式制冷循环原理图。它的高温部分使用R12制冷剂，低温部分使用R13制冷剂，蒸发温度可达-80℃～-90℃。从图上可以清楚地看到两个循环过程和热量的流向。