由两个调节器串联作用来使被调量恢复到等于给定值的系统，称为串级调节系统。它的特点是：1、系统中有两个调节器和两个变送器。2、系统中至少有两个调节回路，一个称为主回路（外回路），一个称为副回路（内回路）。主回路中的调节器为主调节器，副回路中的调节器为副调节器。3、主回路一般是定值调节，且主调节器的输出作为副调节器的给定值，因此副回路是随动调节。
在火电厂中，常见的有水位串级调节系统；过热蒸汽温度调节系统；母管制并列运行锅炉燃烧调节中主汽压力调节器与燃料调节器；单元机组采用汽轮机调速系统二次油压信号作前馈信号的汽压串级调节系统；采用引风机出力调节的负压校正串级调节系统等。
