이원냉동싸이클은 극저온 냉동싸이클이라고 할 수 있다. 이 설비는 약 -62℃ ~ -95℃를 요구할 때 사용되는 냉동장치이다. 이원냉동장치는 고단측의 증발기가 저단측의 응축기로 작용하는 고ㆍ저단측의 별도의 설비를 사용하므로서 역시 다단냉동을 할 수 있다. 복합냉동설비라고 불리우는 이와 같은 형식의 이원냉동설비는 극히 융통성이있고극저온설비나 또는 전체 압축비가 매우 높은 모든 설비에 아주 적합하다. 복합설비에서는 단단냉동에는 없는 여러 가지 위험성과 잠재적인 문제가 있어서 성공적인 설비의 설계응용에는 특수한 지식과 경험이 필요하다.