本发明公开了一种风机监测数据时频特征分级细化分析的方法，首先，根据风机监测数据，对监测数据进行预处理；其次，利用时域统计方法、傅里叶变换(FFT)方法、短时傅里叶变换(STFT)方法以及自适应时频分析方法或多分辨率时频分析方法，分别计算监测数据中的瞬时特征频率及响应信息集合；最后，依据给定的瞬时特征频率差异阈值，计算并分离第一级、第二级瞬时特征频率，进而得出分级细化后的风机时频响应特征。基于得出第一级、第二级瞬时特征频率及相应的特征响应，本发明不需预先分析风机的运行模态特征及运行干扰特征，即可有效、精准分析风机响应特征，达到服务风电结构状态研判、运行维护的目的。