一种基于改进MSET及频谱特征的轴承故障预警及诊断方法，包括：获取原始振动信号；获得故障特征频率，根据故障特征频率的变化量确定实际频率范围；包络谱分析：利用快速谱峭度及带通滤波法对原始振动信号进行滤波，对滤波后的振动信号进行分析得到包络谱，进而得到监测参数；改进MSET建模：建立历史记忆矩阵，利用得到的历史记忆矩阵建立MSET模型，计算实时获取的振动信号的估计向量及各监测参数的残差；故障预警：利用整体偏离程度及残差偏离程度构建相似度模型，计算历史记忆矩阵的相似度的值，并构建监测阈值，进行故障预警决策；故障诊断：对发出预警后的信号，利用残差贡献度及频率幅值贡献度构建故障贡献率模型，用于对轴承的故障部位进行诊断。