本发明涉及一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，基于机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中各个轴承的工作参数进行失稳故障诊断，包括机组启动定速过程中的失稳故障诊断和机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断；工作参数包括：机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值。与现有技术相比，本发明以热传递理论为依据，考虑轴承的轴瓦金属温度、轴瓦金属温度变化率以及轴承的相对振动变化率，简单直观，置信度高，操作简单，广泛适用于现场普通技术人员。