本发明提供一种PEM电解槽余热利用系统及余热利用工艺方法，包括：氢气路、氧气路及循环水主路；氢气路上设有电解槽、氢侧换热器及氢侧降温分离装置；氧气路上设有电解槽、氧侧换热器及氧侧降温分离装置；循环水主路上设有电解槽、氧侧换热器、氢侧换热器及氧侧降温分离装置；氢侧换热器包括第一管程和第三管程；氧侧换热器包括第二管程和第四管程；氢侧换热器通过第一管程与电解槽及氢侧降温分离装置连通；氧侧换热器通过第二管程与电解槽及氧侧降温分离装置连通；氢侧换热器通过第三管程与氧侧降温分离装置连通；氧侧换热器通过第四管程与电解槽连通；本发明通过设置在不同线路上的装置，充分利用余热，提高电解槽制氢效率。