本发明公开了一种混合动力挖掘机动臂势能回收系统及其工作方法，该系统主要包括：油缸、发动机、变量液压泵、液压泵/马达组件、动臂油缸、阀组部分、液压储能部分和电储能部分。发动机驱动变量液压泵提供液压油可以控制动臂油缸的伸长与缩短，动臂油缸缩短时，可将其负载的势能进行回收，势能回收过程中动臂油缸无杆腔的液压油首先存于充气式液压蓄能器中，此后液压蓄能器可作为辅助动力源供油。在本系统中发动机驱动变量液压泵可单独为液压蓄能器蓄能或为超级电容充电。超级电容充电后可作为动力源来控制动臂油缸动作，亦可单独为液压蓄能器充能。本发明可实现电能，液压能，气压能等多种储能方式的切换和不同能量的分流。