本申请提出一种燃料电池堆多片膜电极多参数同步检测方法和装置，涉及质子交换膜燃料电池堆技术领域，其中，方法包括：在燃料电池堆阳极供给氢气、阴极供给惰性气体，控制燃料电池堆温度、气体流量、气体背压和气体湿度分别维持对应的预设数值，燃料电池堆中的各片燃料电池维持在稳定浓差电势；向燃料电池堆施加多次不同的电压激励或微电流激励，采集整堆电流信号和各片燃料电池的电压信号；根据燃料电池激励‑响应公式解析各片燃料电池膜电极的氢渗透电流、催化剂活性面积、双电层电容和短路电阻。本申请对电流或电压激励的形式无限定，极大地提升了膜电极参数测试的准确度和精度，也可极大地降低测试设备的成本。