本发明涉及一种基于氢空电堆的水下航行器燃料电池动力系统，其中包括氢空燃料电池电堆、中空的密闭容器，外部的氧气储罐和氢气储罐通过管路与密闭容器内部腔室相连通，置于密闭容器内部的空气泵的出气口通过管路与电堆的空气入口相连，电堆的氢气出口经第一汽水分离器、置于密闭容器外部的冷却水水箱通过管路经冷却水泵与电堆的冷却水入口相连。本发明提出的基于氢空电堆的水下燃料电池动力系统采用成熟的氢空电堆代替常规水下燃料电池所采用的氢氧电堆，氢空电堆技术成熟度较高且无须定制，可大大提升水下燃料电池动力系统的安全性、可靠性和经济性。