本发明公开了质子交换膜燃料电池的电堆动态水管理系统及其工作方法。该系统包括：质子交换膜燃料电池模块、水管理模块、信号处理模块、检测模块、氢气储存装置及空气泵。该方法包括：信号处理模块根据输出功率计算反应气体参数，调整反应气体的参数控制电池达到所需功率；当燃料电池稳定工作时，电堆在阴极出口处行脉冲排水及冷凝器辅助排水，持续排水以防止电堆水淹；通过测量电堆欧姆阻抗，阳极侧气体压力降以及电堆内部湿度状态判断电堆内部的膜水合状态，调整进入电堆的反应气体的湿度，温度与压力以使电堆的膜水合状态处于最佳工作范围。本发明对燃料电池电堆进行动态的水管理，形成动态的最优化闭环控制，使电堆持续保持最佳的工作状态。