本发明公开了一种新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，其中，试验系统包括双测功机系统、电机控制器、电池模拟器、输出控制设备以及信号采集设备等部分，试验方法包括以下步骤：动力总成安装，按照上述试验系统进行布置；试验系统调试；花键可靠性试验初试；花键可靠性试验；花键可靠性试验复试；数据分析。本发明提供的新能源汽车动力总成花键可靠性试验系统及试验方法，通过台架强化工况，使动力总成花键可靠性试验不受道路环境的限制，可以使动力系统长时间处于急加速、急减速状态，从而缩短了试验周期，有利于设计过程中方案的及时变更。