本发明公开了一种变压器故障检测系统及方法，包括含变压器油的待检测变压器、检测机器人和检测终端，检测机器人置于变压器油室中，检测终端在变压器外设置，在变压器油室内设置有多个无线定位标签，多个无线定位标签定位在变压器油室四个垂直边角的上下不同位置，在变压器壳体上盖进出口位置的油面漂浮设置有无线中继模块，无线中继模块在油面之上和油面之下分别伸出有天线，无线中继模块通过油面之上的天线与检测终端无线连接，无线中继模块通过油面之下的天线分别与检测机器人和无线定位标签无线连接。本发明使油浸式变压器可以在不放变压器油或者少放变压器油的情况下实现变压器内部的检测作业。