本发明提供一种机车发动机故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：采集发动机状态参数信息；对发动机状态参数进行状态分级；根据预先制定的融合诊断模型给出引起状态分级发生的故障根源。本发明还提供一种发动机故障诊断系统以及一种实现机车发动机故障诊断的装置。本发明提供的方法和系统能够实现智能化机车发动机的故障诊断，降低机车发动机故障率，提高运维时效，降低运维成本。