本发明公开了一种电池原位失效分析系统和方法，适用于预设有光纤探针的可充电电池，电池原位失效分析系统包括：电池模型、充放电测试系统、光纤应力测试系统和微分电化学质谱测试系统；通过电池模型将被分析的可充电电池及其光纤探针分别与光纤应力测试系统和微分电化学质谱测试系统进行耦合，使得在充放电测试系统对可充电电池进行充放电时，能够同步实现：由光纤应力测试系统测试得到可充电电池在充电过程中电极材料的应力变化特征，以及，由微分电化学质谱测试系统测试得到可充电电池在充电过程中电极材料的产气特性；由此，通过应力变化特征和产气特性阐明了可充电电池的电极材料在充电过程中的失效机制。