本发明公开了一种工程机械用复叠式跨临界有机朗肯循环余热利用系统,包括废气余热回收的主回路和次级回路,采用两级膨胀机实现高膨胀比,系统整体热回收效率高。高温废气经过蒸发器与有机朗肯循环中的工质进行热交换,升温后的工质在一级膨胀机中进行热功转换后,在回热器中与来自次级回路的工质进行热交换;次级回路中的工质升温后进入二级膨胀机,在二级膨胀机中进行热功转换,同轴串联的两级膨胀机产生的机械能传递至行星齿轮机构的太阳轮,与来自内燃机的动力进行合成后,传递至工程机械液压系统中的斜盘柱塞泵的传动轴。可对内燃机系统高温排气中的余热进行有效回收利用,降低动力系统的热损失,提升动力性能,改善工程机械的燃油经济性。