本发明公开了一种氢气压缩充装管束车系统及其充装方法，解决现有技术氢气压缩运输能耗高从而增加氢气使用过程中碳排放的技术问题。氢气压缩充装管束车系统包括供氢气管、压缩单元、输氢气单元和管束车。充装方法将氢气压缩机划分为出口压力不同的N(N≥2)组，在氢气管束车充装时通过切换程控阀先用压力低的氢气充装，然后依次采用压力更高的氢气充装，实现了氢气的分组阶梯压缩和管束车的分组阶梯充装，从而降低了氢气压缩功耗，减少了氢气充装过程因压缩能耗产生的CO₂排放量，也将降低了氢气压缩机的投资。通过氢气的分组阶梯压缩，可以将氢气压缩过程的能耗降低12～38％，氢气压缩机的投资降低12～38％。