一種填充氣凝膠ICF冷凍靶系統,包括金腔,金腔的內部中央通過支撐膜固定有靶丸,靶丸內有聚變材料,金腔的頂部設有激光入射口,金腔的外部設置有熱力機械結構,熱力機械結構的上、下兩部分通過連接結構連接成一體,熱力機械結構上設置有冷環,金腔內壁設有氣凝膠薄層,氣凝膠薄層的空腔內為填充氣體,所述的氣凝膠薄層的上下兩端設置有填充氣凝膠,填充氣凝膠通過固定膜固定,上下填充氣凝膠之間的氣凝膠薄層的空腔內為填充氣體,本發明由于氣凝膠薄層、填充氣凝膠的存在,可以抑制金等離子體膨脹,減少內部填充氣體的含量,削弱自然對流的影響,從而優化靶丸表面溫度均勻性,提高點火成功率。