本发明涉及一种高速列车制动系统热机耦合摩擦学行为预测方法，包括：S1、进行正式服役阶段的制动系统热机耦合响应状态分析，计算制动系统的热机耦合响应；S2、对正式服役阶段的热机耦合摩擦磨损行为进行预测，并实时更新有限元模型，当达到截止条件时记录并保存所有结果；S3、对几何形貌变化的有限元模型进行振动噪声行为预测。本发明充分考虑温度对材料摩擦磨损性能的影响，弥补了现有预测方法在进行磨损预测时忽略温度影响的缺陷，同时考虑了摩擦表面形貌变化对摩擦振动噪声的影响，提高了制动系统热机耦合摩擦学行为预测结果的准确性和有效性，为制动系统关键零部件的服役状态及使用寿命预测提供了有效手段，降低了高速列车的运维成本。