本发明涉及一种基于重建预测残差的制冷机组多传感器故障诊断方法，包括以下步骤：将正常工作状态下多传感器时序信息作为训练样本集，将单一故障状态下的多传感器时序信息作为测试样本集，建立基于编码器-解码器模型的制冷机组多传感器数据预测模型；通过提取正常工作状态下多传感器重建预测残差的均值及方差，建立多传感器偏差故障检测函数，并设定每类传感器发生故障时的阈值，以此进行制冷机组多传感器的偏差故障诊断。本发明设计合理，能够对制冷机组多传感器进行准确、快速地偏差故障诊断，解决了现有制冷机组多传感器正常工作状态下的测量数据居多、单一传感器故障状态下的测量数据居少的问题。