本实用新型属于二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种基于LNG冷能的燃气机组二氧化碳捕集液化系统，包括：二氧化碳捕集液化系统，其包括依次连接的烟气净化冷却模块、烟气干燥压缩模块、二氧化碳浓缩模块、至少两个烟气压缩冷却模块以及二氧化碳液化模块；LNG冷能回收系统，其用于将LNG冷能梯级利用式输送给任意所述烟气压缩冷却模块，用于与所述烟气压缩冷却模块中浓缩烟气进行热交换。本实用新型中，二氧化碳捕集液化系统通过耦合膜过滤法与深冷法进行二氧化碳回收，较常见二氧化碳系统更加节能、环保，LNG冷能回收系统能够实现能量的梯级利用并在一定程度上避免了冷能污染的产生。