本发明公开了一种基于稀疏约束的工业过程离群点检测与故障诊断方法和系统，其方法为：获取工业过程的历史数据集，设置隔离矩阵并添加到历史数据集的核字典学习目标函数中，利用L0范数对隔离矩阵的非零元素的个数加以约束，优化求解隔离矩阵；根据隔离矩阵对角线元素的均值和方差设置纯净样本取值区间，将取值不属于该区间的样本从历史数据样本集中剔除，得到纯净数据集；基于纯净数据集构建核字典，再利用核字典计算重构误差并设置工业过程监控的控制限；在线获取工业过程的待监测数据，通过计算重构误差并将其与控制限比较，根据比较结果判断工业系统是否异常。本发明对工业过程中的噪声有着良好的鲁棒性，可以有效进行过程监测。