本发明涉及一种质子交换膜燃料电池健康状态估计方法及系统。该发明包括确定燃料电池的极化曲线；根据设定控制范围内的控制参数以及燃料电池的基本参数确定燃料电池的输出电压与电流密度及膜厚度的关系；根据输出电压与电流密度及膜厚度的关系和极化曲线，采用逆向拟合的方法，确定膜厚度与运行时间的映射关系；利用傅里叶拟合的方法对映射关系进行拟合，确定膜厚度与运行时间的函数关系式；根据函数关系式与燃料电池的运行时间，确定当前膜厚度，并将其回代入输出电压与电流密度及膜厚度的关系式中，进而根据当前膜厚度确定实时量化极化曲线；根据实时量化极化曲线确定的燃料电池的衰退程度确定相应的健康状态。本发明能够提高质子交换膜燃料电池健康状态估计的实时性以及量化的确定性。