本发明提供一种燃料电池冷却水回路温度控制系统及其控制方法，属于燃料电池测试系统技术领域，系统包括温度测量传感器、压力测量传感器、冷却液、管路、燃料电池电堆、水泵、水箱、控制器和由n个换热器串联或并联组成的换热器组；各换热器的最大散热功率之和大于燃料电池电堆最大输出热功率；在各换热器的散热功率相同或不同的情况下，控制器根据入堆温度、当前燃料电池电堆的输出热功率和各换热器的最大散热功率，控制各换热器的工作状态，实现温度控制系统的散热等级可调，以满足燃料电池在不同功率等级下的测试需求。相比传统单独大功率换热器，可降低系统的自然散热能力和不同输出功率的最小散热功率，避免不同功率温度调节相差过大。