一种往复式压缩机无损故障诊断系统及方法，诊断方法包括根据测得的活塞杆在测点处的动态应变值及活塞杆在x、y轴方向的加速度，计算压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线；根据计算所得压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线，通过与正常运行工况下的气体力及冲击力随曲轴转角动态变化曲线对比，分析确定往复式压缩机存在的故障问题：如果气体力曲线出现异常，则判定气缸组件出现了故障；如果冲击力随曲轴转角动态变化曲线出现相应的冲击信号异常，则说明对应运动副磨损较为严重，判定运动机构出现故障。本发明可以同时监测诊断气缸工作机构和运动机构的故障，并且不破坏压缩机。