本发明公开了一种基于在线数据的水轮发电机组推力轴承故障的诊断方法，包括：在推力油盆内部规划一坐标系，该坐标系的X轴平行于推力油盆的推力镜板的板面，该坐标系的Y轴沿推力油盆的主轴延伸，在推力油盆内部，在X向和‑X方向各安装一个第一非接触性位移传感器，且各第一非接触性位移传感器面向推力镜板安装，并安装在以Y轴为旋转轴的同一个圆上；开动水轮发电机组，获取水轮发电机组在转速接近额定转速但无励磁条件下原始波形数据；以水轮发电机组的在线监测数据为基础，对实时数据的监测分析，获取到机组振动、摆度、压力脉动、位移等相关数据，并对数据进行系统、科学的分析。本发明实现了对推力轴承故障的自动分析诊断。