一种基于跨临界CO2的多模态组合动力循环系统及方法，属于航空动力推进领域。本发明将涡轮发动机、冲压发动机和超临界CO2布雷顿循环进行耦合，使得高超声速飞行器可以在多种模态下切换，从而达到更宽域工作的目的。系统包括进气道(1)、内涵道(2)、外涵道(3)、预冷器(4)、压气机(5)、主燃烧室(6)、空气涡轮(7)、加力燃烧室(8)、喷管(9)、CO2涡轮(12)、冷凝器(13)，泵(14)、液态CO2罐(10)、液氧罐(15)、第一开关（11）和第二开关（16）。本发明提出的组合动力循环，在超预冷飞行模式下采用了跨临界CO2闭式热能梯级回收布雷顿循环，并且利用液氧进行冷凝，使得系统能量利用最大化。此外，本发明采用超临界CO2作为预冷工质替代传统的氦气，系统结构更加紧凑，推力更大，能够快速实现更宽域工作要求。