本发明提供了一种基于跨层次建模的故障仿真分析方法，其包括：在装备使用场景信息基础上，搭建装备级使用场景模型，分析系统装备级至系统级的操作要求，搭建系统级操作模型，结合系统安全性性能要求，明确系统故障判据，通过集成构建系统性能模型，构建关键部位故障机理模型，进行跨层级综合仿真和系统故障仿真分析，观测系统在不同故障机理条件下的失效时间。本发明基于故障机理、系统性能、系统操作失效自下而上的影响关系，分析系统失效时间，更具完整性和准确性，适用范围广，仿真与设计更加贴合，分析结果具有实际的指导意义。