本发明公开了一种连退炉冷却段能效在线监测与诊断方法及系统，该方法包括：通过退火炉控制系统数据库实时采集炉内冷却段运行参数并存储；基于采集的运行参数，利用热平衡模型计算得到冷却段热量收支情况，并实时在线显示冷却段各项热量收支情况，实现冷却段能效的连续动态监测；筛选出冷却段能效诊断指标；设定各指标标准值，将获取的各项诊断指标与对应的标准值进行比较，根据比较结果实现对退火炉冷却段能效的诊断；当退火炉冷却段能效异常时，分析各诊断指标值，诊断能效异常环节。本发明可实现对退火炉冷却段能耗的实时在线监测与诊断，确保退火炉冷却段能耗水平保持在合理范围。